透鏡計(jì)算顯微內(nèi)窺鏡技術(shù)背景：光學(xué)內(nèi)窺鏡廣泛用于對人體內(nèi)部進(jìn)行成像，從而實(shí)現(xiàn)疾病診斷和手術(shù)圖像引導(dǎo)。此外，光纖顯微內(nèi)窺鏡正成為對活體動(dòng)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能腦成像的非常有價(jià)值的工具。此類行為研究需要具有高時(shí)空分辨率的工具，在大空間范圍上成像，從而捕捉大腦深處的大規(guī)模神經(jīng)活動(dòng)。當(dāng)前的一種方法是通過單芯光纖的頭端(distal)掃描或使用多芯光纖的近端(proximal)掃描來獲取場景的每個(gè)圖像像素。這種設(shè)計(jì)通常使用機(jī)械掃描儀和微透鏡，并以高空間分辨率恢復(fù)圖像，但視野受掃描儀偏轉(zhuǎn)角的限制。另一種方法為寬場照明，使用多芯光纖或光纖束進(jìn)行檢測，其中纖芯傳輸場景的圖像像素。在這種情況下，由于纖芯之間的串?dāng)_和像素 ...

5mm的超細(xì)內(nèi)窺鏡技術(shù)背景：生物醫(yī)學(xué)需要微創(chuàng)內(nèi)窺鏡，纖維內(nèi)窺鏡是微創(chuàng)內(nèi)窺鏡的一種，被廣泛用于體內(nèi)進(jìn)行醫(yī)學(xué)觀察。常見的柔性內(nèi)窺鏡基于相干光纖束(coherent fiber bundles, CFB，也稱為多芯光纖),它將強(qiáng)度模式從遠(yuǎn)端光纖面的隱藏區(qū)域傳輸?shù)浇斯饫w端面的儀器上。位于光纖遠(yuǎn)端的鏡頭縮小或放大芯到芯的距離，并確定系統(tǒng)的分辨率。相干光纖束的直徑可小至數(shù)百微米，以實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)的目的。然而，遠(yuǎn)端光學(xué)部件增加了內(nèi)窺鏡的尺寸(通常在毫米范圍)。此外，傳統(tǒng)的二維內(nèi)窺鏡在沒有機(jī)械掃描的情況下無法給出深度信息。最近，具有三維成像能力的超細(xì)內(nèi)窺鏡已被提出，它能進(jìn)入像視覺皮層、耳蝸和細(xì)血管這樣的精細(xì)結(jié)構(gòu)。 ...

成像多模光纖內(nèi)窺鏡技術(shù)背景：癌癥和纖維化疾病會(huì)以組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的形式表現(xiàn)出來，目前對這些疾病的醫(yī)學(xué)診斷主要基于活檢和隨后的非現(xiàn)場組織病理學(xué)手段。而使用微創(chuàng)技術(shù)，可以即時(shí)且原位地做出類似診斷，這極大的減小了做出診斷的時(shí)間并且避免了重復(fù)手術(shù)的可能。基于此，被稱為光學(xué)切片的先進(jìn)光學(xué)成像技術(shù)被開發(fā)出來用于微創(chuàng)成像。這種技術(shù)依靠各種各種的無標(biāo)記光學(xué)成像模態(tài)（通常是將這些模態(tài)結(jié)合起來一起使用），如相干反斯托克斯拉曼光譜（anti-Stokes Raman spectroscopy, CARS）、雙光子熒光、二次諧波生成（second-harmonic generation, SHG）成像等（參見本訂閱號 ...

束的各種醫(yī)用內(nèi)窺鏡（胃鏡、腹腔鏡、肛腸鏡等）。采用光纖照明的優(yōu)點(diǎn)時(shí)，光源外置患者體外，并聚焦于導(dǎo)光束的輸入端，熱量可以采取隔熱片或介質(zhì)膜反射器從光纖束中排除，從而保證患者體內(nèi)不受光源灼傷。此外，這種方式照明所獲得的照度比傳統(tǒng)照明系統(tǒng)高的多，顯著提高了體內(nèi)檢查診斷與手術(shù)效果。圖1.常規(guī)傳光束在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用（2）分支光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。傳光束可以分為一系列的輸入與輸出分支光導(dǎo)，即將傳光束的單端結(jié)構(gòu)變?yōu)槎喽私Y(jié)構(gòu)，最終輸出端各個(gè)分支光輸出的面積和為輸入面積的總和。這種分支光導(dǎo)最簡單的結(jié)構(gòu)即為一進(jìn)二出的Y型光纖，廣泛用于多種光纖傳感器中；此外，還有使用于各種不同應(yīng)用需要的一進(jìn)多出或多進(jìn)多出等各種形式分支光導(dǎo)結(jié)構(gòu) ...

以通過柔韌的內(nèi)窺鏡引入體內(nèi)，將CO2激光輻射傳送到以前這種激光器無法到達(dá)的區(qū)域。圖6、圖中灰色光纜內(nèi)部的空芯光纖用于微創(chuàng)手術(shù)在光纖傳感領(lǐng)域中，溫度敏感特性是需要被利用的，但在光通信領(lǐng)域，往往需要克服這個(gè)特性。尤其是需要時(shí)間同步，或需要從光信號中獲取時(shí)間信息的應(yīng)用，例如跨洋同步網(wǎng)絡(luò)，遙感數(shù)據(jù)，和帶光纖延遲線路的激光器。通常，每攝氏度的溫度變化可以使每公里標(biāo)準(zhǔn)實(shí)芯光纖的傳播時(shí)間改變約40皮秒。如圖7中不同芯直徑的空芯光纖在通信波段的熱延遲系數(shù)（TCD）的變化，更高的芯直徑（37-cells）擁有更低的損耗。中空的光子帶隙光纖與實(shí)心石英光纖的結(jié)構(gòu)差異，使得大部分的光功率通過空氣介質(zhì)而非玻璃（石英）材 ...

(3) 置于內(nèi)窺鏡頭端部成像用的超緊湊、快速、精確的掃描儀；(4) 高性能小型化高數(shù)值孔徑的內(nèi)窺顯微物鏡，在雙波段進(jìn)行校正(因?yàn)橄喔衫上袷褂脙蓚€(gè)光譜不一樣的激光束)。文章創(chuàng)新點(diǎn)：基于此，GRINTECH GambH的Ekaterina Pshenay-Severin(第一作者)和萊布尼茨光子技術(shù)研究所的Juergen Popp(通訊作者)等人提出了一種結(jié)合緊湊型的四波混頻光纖激光器的超緊湊光纖掃描內(nèi)窺鏡平臺(tái)用于多模(CARS/SHG/TPEF)非線性內(nèi)窺顯微鏡成像，并證明了在非線性成像應(yīng)用(如圖像引導(dǎo)手術(shù)和在體診斷)中的潛力。研發(fā)的核心部件有:(1) 便攜式光纖激光；(2) 一種新型固體光 ...

中使用的側(cè)視內(nèi)窺鏡）。通過通道將成像探頭與組織隔離并提供與組織匹配的折射率，我們可以在通道內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)成像探頭以對不同的大腦區(qū)域進(jìn)行成像。旋轉(zhuǎn)成像探頭可獲得通道周圍的 360 度全景視圖。探頭沿通道的上下移動(dòng)使我們能夠在整個(gè)插入長度內(nèi)成像。與傳統(tǒng)成像探頭只能探測尖端前部小塊區(qū)域的體積相比，COMPACT 可以在插入的通道周圍進(jìn)行大體積成像。視頻1：雙光子成像系統(tǒng)及全深度全景雙光子成像操作。視頻2：與瞳孔大小相關(guān)的神經(jīng)元活動(dòng)的縱向多區(qū)域鈣成像。參考文獻(xiàn)：Wei, B., Wang, C., Cheng, Z.et al.Clear optically matched panoramic ac ...

射介質(zhì)成像、內(nèi)窺鏡中通過多模光纖成像等），我們可以通過測量系統(tǒng)對所有可能的輸入空間位置的響應(yīng)來校正H。有的研究人員基于此思路，使用移除傳統(tǒng)的光學(xué)元件或故意用隨機(jī)元件替代傳統(tǒng)光學(xué)元件的方法來成像。4.3b 協(xié)同協(xié)同是指設(shè)計(jì)人員利用他在光學(xué)和處理方面的知識(shí)，發(fā)揮其各自的優(yōu)勢來設(shè)計(jì)系統(tǒng)。比如說，后端檢測處理在反轉(zhuǎn)幾何畸變上有優(yōu)勢，那么我們可以讓光學(xué)模塊承擔(dān)最小的畸變控制，把大部分光學(xué)資源放在色差的校正上。協(xié)同設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則是，設(shè)計(jì)人員基于以最小的代價(jià)獲得最佳的性能的原則選擇光學(xué)上或者計(jì)算上解決某個(gè)問題。4.3c 集成集成設(shè)計(jì)考慮成像過程中光學(xué)模塊和計(jì)算的相互影響。目的是通過計(jì)算來提高光學(xué)模塊的成像性能， ...

光原位雜交、內(nèi)窺鏡照明、微流控等照明。圖1 Lumencor光源成像示意圖二、Lumencor顯微鏡光源分類(1)激光光源：Lumencor 的 CELESTA 和 CELESTA quattro 光引擎包含 4-7 個(gè)可單獨(dú)尋址的固態(tài)激光光源陣列。激光輸出與復(fù)雜的控制和監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，提供旋轉(zhuǎn)盤共聚焦顯微鏡、空間分辨轉(zhuǎn)錄組學(xué)和其他高ji成像應(yīng)用所需的高性能照明。圖2 CELESTA 光源（2）LED光源：4、5 或 6 個(gè)固態(tài)照明光源同時(shí)工作以產(chǎn)生白光，多種型號可選，光纖輸出或液體光導(dǎo)輸出。圖3 SOLA光源及其光譜圖4 PEKA光源及其光譜（3）其他光源圖5 MIRA光源及其光譜圖6 AU ...

，特別適用于內(nèi)窺鏡方面的應(yīng)用。鉺激光器的切除效率甚至高于CO2激光器。同樣具有較高的水吸收系數(shù)（Er:YAG激光: λ= 2.94 μm, μa = 1*10^4 cm(?1)）以及脈沖（Plused）工作模式，使激光在單脈沖內(nèi)的功率比CW模式中產(chǎn)生更高的平均功率。在水快速蒸發(fā)過程中體積膨脹,產(chǎn)生瞬時(shí)巨大壓力，發(fā)生所謂的微爆破，常用于去除口腔軟組織和牙體硬組織。此外，更多的激光模式產(chǎn)生平頂光束輪廓，溫度梯度邊緣更陡峭，從而顯著減少諸如凝固和碳化等熱副作用。但是，閃光燈泵浦鉺激光的低重復(fù)頻率難以做到均勻切除，這使得它至今難以運(yùn)用與腫瘤手術(shù)中。新的二極管泵浦鉺激光系統(tǒng)使脈沖重復(fù)頻率提升至高達(dá)2 k ...