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申请/专利权人：浙江工业大学

摘要：一种基于机械制长周期光纤光栅的全光纤内窥探头，包括输入光纤、机械制长周期光纤光栅MLPFG、前后两对摆放位置不同的钢针、非均匀受力光纤NSF和一段渐变折射率光纤GIF，所述机械制长周期光纤光栅MLPFG位于所述输入光纤的纤芯内，所述非均匀受力光纤NSF熔接在输入光纤之后，所述渐变折射率光纤GIF熔接在非均匀受力光纤NSF之后。本发明实现大焦深和尽可能大横向分辨率全光纤内窥成像。

主权项：1.一种基于机械制长周期光纤光栅的全光纤内窥探头，其特征在于，包括输入光纤、机械制长周期光纤光栅MLPFG、前后两对摆放位置不同的钢针、非均匀受力光纤NSF和一段渐变折射率光纤GIF，所述机械制长周期光纤光栅MLPFG位于所述输入光纤的纤芯内，所述非均匀受力光纤NSF熔接在输入光纤之后，所述渐变折射率光纤GIF熔接在非均匀受力光纤NSF之后；前一对钢针带有沟槽，对所述输入光纤施加压力从而形成机械制长周期光纤光栅MLPFG；后一对钢针位于非均匀受力光纤外侧，施加压力F2；前一对钢针是上下位置摆放，后一对钢针是左上右下位置摆放，前后两对钢针平面间有一个角度θ；低相干连续宽光谱光源产生的LP01信号通过机械制长周期光纤光栅MLPFG后，由于机械制长周期光纤光栅MLPFG的耦合特性光信号的部分能量耦合到包层模式LP11中，再通过非均匀受力光纤NSF时，钢针对纤芯的压力会使纤芯折射率发生变化，纤芯折射率的变化使得LP11模式在光纤中传播时在两个方向上形成一定的相位差，由此LP11模式被分离为两个模式，称为LP11a和LP11b；通过对钢针压力和θ的调节，可以调节LP11a和LP11b之间的相位差和两个模式传输的夹角，实现对传输光的扩束准直。

全文数据：基于机械制长周期光纤光栅的全光纤内窥探头技术领域本发明涉及医疗检测技术领域和机械制长周期光纤光栅MechanicallyinducedLong-PeriodFiberGratings，缩写为MLPFG领域，尤其涉及全光纤内窥探头。背景技术全光纤探头的主要功能是传导光源发出的光束，将其聚焦在样品组织中，然后扫描并收集样品的反射光进行成像。自第一个内窥探头的设计被提出以来，已经有很多种类的内窥探头，可以分为侧视内窥探头和前视内窥探头。侧视内窥适用于大内腔的成像，也是目前最为主流的内窥成像方式，而前视内窥更适用于图像主导的生物活检，例如在对膀胱、卵巢等进行成像时常会采用前视内窥。发明内容为了克服已有内窥探头的不足,本发明提出一种基于机械制长周期光纤光栅的全光纤内窥探头，实现大焦深和尽可能大横向分辨率的全光纤内窥成像。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于机械制长周期光纤光栅的全光纤内窥探头，包括输入光纤、机械制长周期光纤光栅MLPFG、前后两对摆放位置不同的钢针、非均匀受力光纤NonuniformStressedFiber，缩写为NSF和一段渐变折射率光纤GradedIndexFiber，缩写为GIF，所述机械制长周期光纤光栅MLPFG位于所述输入光纤的纤芯内，所述非均匀受力光纤NSF熔接在输入光纤之后，所述渐变折射率光纤GIF熔接在非均匀受力光纤NSF之后。进一步，前一对钢针带有沟槽，对所述输入光纤施加压力从而形成MLPFG；后一对钢针位于非均匀受力光纤外侧，施加压力F2。前一对钢针是上下位置摆放，后一对钢针是左上右下位置摆放。前后两对钢针平面间有一个角度θ，以便调控光场，对高阶模进行选择，实现光场的扩束准直输出。再进一步，扩束准直后的光通过渐变折射率光纤聚焦于样品中，实现大焦深成像，同时保证尽可能大的横向分辨率，获得样品信息。本发明的技术构思为：通过对MLPFG之后熔接一段NSF，在NSF之后熔接GIF，制作出基于MLPFG的光场分布可控的全光纤内窥探头。利用机械制长周期光纤光栅对高阶模进行选择，实现光场的扩束准直输出，再结合渐变折射率光纤，最终实现大焦深和合适横向分辨率的成像。本发明的有益效果主要表现在：1利用机械制长周期光纤光栅耦合分光特性和NSF的光场调控功能，在减小模间干涉的同时实现光场的扩束准直输出。2渐变折射率光纤替代了传统内窥镜探头中的透镜，大大减小了光纤探头的体积。附图说明图1是基于机械制长周期光纤光栅的全光纤内窥探头结构示意图。图2是两对钢针摆放位置的示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步描述。参照图1和图2，一种基于机械制长周期光纤光栅的全光纤内窥探头，包括输入光纤101及机械制长周期光纤光栅MLPFG102、非均匀受力光纤NSF103和渐变折射率光纤GIF104，所述机械制长周期光纤光栅MLPFG102位于输入光纤101的纤芯内，非均匀受力光纤NSF103熔接在输入光纤101之后，在非均匀受力光纤NSF103之后熔接渐变折射率光纤GIF104。前一对钢针带有沟槽，位于输入光纤101外侧，施加压力F1，从而形成机械制长周期光纤光栅MLPFG102；后一对钢针位于非均匀受力光纤103外侧，施加压力F2。前一对钢针是上下位置摆放，后一对钢针是左上右下位置摆放。如图2所示，前后两对钢针平面间有一个角度θ，以便调控光场，对高阶模进行选择，减小模间干涉，实现光场的扩束准直输出。扩束准直后的光通过渐变折射率光纤聚焦于样品105中，实现大焦深和尽可能大横向分辨率光束如116所示，获得样品信息。参照图1，整个器件的工作过程和原理如下：光源选择为低相干的连续宽光谱光源，其产生的LP01信号如图1中111所示，其光谱图如图1中1所示。LP01信号通过MLPFG102，由于MLPFG的耦合特性光信号的部分能量耦合到包层模式LP11中，如图1中112所示，光谱分布分别为图1中2纤芯中，3包层中，即光纤中的基模部分耦合为包层中的高阶模。MLPFG根据实际要求进行设计，使其耦合带宽大于光源有效波长带宽且使其具有符合要求的耦合效率满足后续成像要求。经过MLPFG102耦合到包层中的高阶模LP11光信号继续向前传输，在通过NSF时，钢针对纤芯的压力会使纤芯折射率发生变化，纤芯折射率的变化使得LP11模式在光纤中传播时在两个方向上形成一定的相位差。由此LP11模式被分离为两个模式，称为LP11a和LP11b。通过对钢针压力和θ的调节，可以调节LP11a和LP11b之间的相位差和两个模式传输的夹角，实现对传输光的扩束准直，最终得到一个截面强度分布均匀的光束113由图1中114和115组成，光谱图分别对应于4和5。之后通过渐变折射率光纤104聚焦于样品105中，实现大焦深成像，同时保证尽可能大的横向分辨率，获得样品信息。

权利要求：1.一种基于机械制长周期光纤光栅的全光纤内窥探头，其特征在于，包括输入光纤、机械制长周期光纤光栅MLPFG、前后两对摆放位置不同的钢针、非均匀受力光纤NSF和一段渐变折射率光纤GIF，所述机械制长周期光纤光栅MLPFG位于所述输入光纤的纤芯内，所述非均匀受力光纤NSF熔接在输入光纤之后，所述渐变折射率光纤GIF熔接在非均匀受力光纤NSF之后。2.如权利要求1所述的基于机械制长周期光纤光栅的全光纤内窥探头，其特征在于，前一对钢针带有沟槽，对所述输入光纤施加压力从而形成机械制长周期光纤光栅MLPFG；后一对钢针位于非均匀受力光纤外侧，施加压力F2。3.如权利要求2所述的基于机械制长周期光纤光栅的全光纤内窥探头，其特征在于，前一对钢针是上下位置摆放，后一对钢针是左上右下位置摆放，前后两对钢针平面间有一个角度θ，以便调控光场，对高阶模进行选择，实现光场的扩束准直输出。4.如权利要求1～3之一所述的基于机械制长周期光纤光栅的全光纤内窥探头，其特征在于，扩束准直后的光通过渐变折射率光纤GIF聚焦于样品中，实现大焦深成像，同时保证尽可能大的横向分辨率，获得样品信息。

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