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超小自聚焦光纤探头研究用场追迹数值模拟技术

王驰 毕书博 王利 夏学勤 丁卫 于瀛洁

超小自聚焦光纤探头研究用场追迹数值模拟技术

王驰, 毕书博, 王利, 夏学勤, 丁卫, 于瀛洁
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  • 研究场追迹数值模拟技术在超小自聚焦光纤探头设计与分析中的应用方法. 首先, 论述场追迹的概念及其基本原理; 其次, 论述场追迹在VirtualLab软件中的实现方法; 最后, 研究超小自聚焦光纤探头在基于场追迹的物理光学软件VirtualLab中的建模与分析方法, 并进行仿真结果与实验结果的比较分析. 结果显示, 如设无芯光纤的长度为0.36 mm, 自聚焦光纤透镜的长度分别为0.10, 0.11和0.12 mm, 计算所得的工作距离分别为0.75, 0.63和0.51 mm, 光斑尺寸分别为32, 24和19 μm. 理论计算结果与实验结果符合, 表明基于场追迹的数值模拟技术是研究超小自聚焦光纤探头设计与分析方法的一个有效手段.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 41104065)、精密测试技术及仪器国家重点实验室开放基金、上海市"晨光计划" (批准号: 12CG47)和上海市教育委员会科研创新项目(批准号: 13YZ022)资助的课题.
    [1]

    Huang D, Swanson E A, Lin C P, Schuman J S, Stinson W G, Chang W, Hee M R, Flotte T, Gregory K, Puliafito C A 1991 Science 254 1178

    [2]

    Guo S G, Yu L F, Sepehr A, Perez J, Su J P, Ridgway J M, Vokes D, Wong B J F, Chen Z P 2009 J. Biom. Opt. 14 014017

    [3]

    Xie T Q, Guo S G, Chen Z P, Mukai D, Brenner M 2006 Opt. Expr. 14 3238

    [4]

    Xie T Q, Liu G J, Kreuter K, Mahon S, Colt H, Mukai D, Peavy G M, Chen Z P, Brenner M 2009 J. Biom. Opt. 14 064045

    [5]

    Singh J, Teo J H S, Xu Y, Premachandran C S, Chen N, Kotlanka R, Olivo M, Sheppard C J R 2008 J. Micromech. Microeng. 18 025001

    [6]

    Aljasem K, Werber A, Seifert A, Zappe H 2008 J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 10 044012

    [7]

    Meemon P, Lee K S, Murali S, Rolland J 2008 Appl. Opt. 47 2452

    [8]

    Min E J, Na J, Ryu S Y, Lee B H 2009 Opt. Lett. 34 1897

    [9]

    Jung W, Benalcazar W, Ahmad A, Sharma U Tu H H, Boppart S A 2010 J. Biom. Opt. 15 066027

    [10]

    Hudelist F, Nowosielski J M, Buczynski R, Waddie A J, Taghizadeh M R 2010 Opt. Lett. 35 130

    [11]

    Hudelist F, Buczynski R, Waddie A J, Taghizadeh M R 2009 Opt. Expr. 17 3255

    [12]

    Swanson E, Petersen C L, McNamara E, Petersen C L, McNamara E, Lamport R B, Kelly D L 2002 U.S. Patent 6 445 939 [1999-08-09]

    [13]

    Reed W A, Yan M F, Schnitzer M J 2002 Opt. Lett. 27 1794

    [14]

    Jafri M S, Farhang S, Tang R S, Desai N, Fishman P S, Rohwer R G, Tang C M, Schmitt J M 2005 J. Biom. Opt. 10 051603

    [15]

    Mao Y X, Chang S D, Sherif S, Flueraru C 2007 Appl. Opt. 46 5887

    [16]

    Mao Y X, Chang S D, Flueraru C 2010 J. Biomedical Science and Engineering, 3 7

    [17]

    Wang C, Mao Y X, Fang C, Tang Z, Yu Y J, Qi B 2011 Opt. Eng. 50 094202

    [18]

    Wang C, Mao Y X, Tang Z, Fang C, Yu Y J, Qi B 2011 Chin. Phys. B 20 114218

    [19]

    Wang C, Mao Y X, Tang Z, Fang C, Yu Y J, Qi B 2011 Opt. Prec. Eng. 19 2300

    [20]

    Wyrowski F, Kuhn M 2011 J. Modern Opt. 58 449

  • [1]

    Huang D, Swanson E A, Lin C P, Schuman J S, Stinson W G, Chang W, Hee M R, Flotte T, Gregory K, Puliafito C A 1991 Science 254 1178

    [2]

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    [3]

    Xie T Q, Guo S G, Chen Z P, Mukai D, Brenner M 2006 Opt. Expr. 14 3238

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    Singh J, Teo J H S, Xu Y, Premachandran C S, Chen N, Kotlanka R, Olivo M, Sheppard C J R 2008 J. Micromech. Microeng. 18 025001

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    Hudelist F, Buczynski R, Waddie A J, Taghizadeh M R 2009 Opt. Expr. 17 3255

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    [13]

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    Jafri M S, Farhang S, Tang R S, Desai N, Fishman P S, Rohwer R G, Tang C M, Schmitt J M 2005 J. Biom. Opt. 10 051603

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    Wang C, Mao Y X, Fang C, Tang Z, Yu Y J, Qi B 2011 Opt. Eng. 50 094202

    [18]

    Wang C, Mao Y X, Tang Z, Fang C, Yu Y J, Qi B 2011 Chin. Phys. B 20 114218

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  • [1] 陈明惠, 丁志华, 王成, 宋成利. 基于法布里-珀罗调谐滤波器的傅里叶域锁模扫频激光光源. 物理学报, 2013, 62(6): 068703. doi: 10.7498/aps.62.068703
    [2] 刘国忠, 周哲海, 邱钧, 王晓飞, 刘桂礼, 王瑞康. 幅值和相位配准技术及其在光学相干层析血流成像中的应用. 物理学报, 2013, 62(15): 158702. doi: 10.7498/aps.62.158702
    [3] 唐弢, 赵晨, 陈志彦, 李鹏, 丁志华. 超高分辨光学相干层析成像技术与材料检测应用. 物理学报, 2015, 64(17): 174201. doi: 10.7498/aps.64.174201
    [4] 贾亚青, 梁艳梅, 朱晓农. 光学相干层析信号的模拟分析与计算. 物理学报, 2007, 56(7): 3861-3866. doi: 10.7498/aps.56.3861
    [5] 曾志平, 谢文明, 张建英, 李莉, 陈树强, 李志芳, 李晖. 基于聚焦光声层析技术的甲状腺离体组织成像. 物理学报, 2012, 61(9): 097801. doi: 10.7498/aps.61.097801
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    [7] 黄沛, 方少波, 黄杭东, 侯洵, 魏志义. 基于平衡光学互相关方法的超短脉冲激光相干合成技术. 物理学报, 2018, 67(24): 244204. doi: 10.7498/aps.67.20181851
    [8] 杨亚良, 丁志华, 王凯, 吴凌, 吴兰. 全场光学相干层析成像系统的研制. 物理学报, 2009, 58(3): 1773-1778. doi: 10.7498/aps.58.1773
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    [10] 林浩铭, 邵永红, 屈军乐, 尹 君, 陈思平, 牛憨笨. 散斑照明宽场荧光层析显微成像技术研究. 物理学报, 2008, 57(12): 7641-7649. doi: 10.7498/aps.57.7641
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-05-21
  • 修回日期:  2012-07-13
  • 刊出日期:  2013-01-20

超小自聚焦光纤探头研究用场追迹数值模拟技术

  • 1. 上海大学精密机械工程系, 上海200072;
  • 2. 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津大学, 天津300072;
  • 3. 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海201800
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 41104065)、精密测试技术及仪器国家重点实验室开放基金、上海市"晨光计划" (批准号: 12CG47)和上海市教育委员会科研创新项目(批准号: 13YZ022)资助的课题.

摘要: 研究场追迹数值模拟技术在超小自聚焦光纤探头设计与分析中的应用方法. 首先, 论述场追迹的概念及其基本原理; 其次, 论述场追迹在VirtualLab软件中的实现方法; 最后, 研究超小自聚焦光纤探头在基于场追迹的物理光学软件VirtualLab中的建模与分析方法, 并进行仿真结果与实验结果的比较分析. 结果显示, 如设无芯光纤的长度为0.36 mm, 自聚焦光纤透镜的长度分别为0.10, 0.11和0.12 mm, 计算所得的工作距离分别为0.75, 0.63和0.51 mm, 光斑尺寸分别为32, 24和19 μm. 理论计算结果与实验结果符合, 表明基于场追迹的数值模拟技术是研究超小自聚焦光纤探头设计与分析方法的一个有效手段.

English Abstract

参考文献 (20)

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