フォトニック結晶ファイバを用いた医療診断イメージング用ファイバスコープの設計

利用光子晶体光纤进行医学诊断成像的纤维镜设计

• 批准号: 13F03043
• 负责人: 波平 宜敬
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: University of the Ryukyus
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03043/
• 关键词: 光ファイバ; フォトニック結晶ファイバ(PCF); 光コヒーレンストモグラフイ(OCT); 非線形; 開口数(NA); ファイバスコープ; 分散; 横分解能; フォトニック結晶ファイバ; PCF; 光コイーレンス トモグラフイ; OCT

近年，医療用システムとして断層画像診断技術(OCT)が注目されている．OCT技術においての横分解能は，顕微鏡の開口数に依存するため，高開口数が必要とされている．OCTで使われる波長830 nm，1060 nm，1310 nm帯での高開口数用PCFの設計を，有限差分法(FDM)を用いた数値シミュレーションにより行った．本研究では，この数値解析モデルをOCTに応用することを提案している．OCTにおける画像明細度（分解能）は使われる光源とファイバスコープにより決められ，その光源がインコヒーレント，つまりスペクトルの広い光であればあるほど画像明細度（縦分解能）は上がり，そのファイバスコープが高開口数であればあるほど画像鮮明度（横分解能）は上がる．しかし，高開口数ファイバスコープをつくろうとしても，PCFは複雑な構造となり製造が難しいため大きな開口数を得られていないのが現状で，横分解能が不十分は状態であった．本研究では，眼科，消化器科，歯科に使われている波長830 nm，1060 nm，1310 nm帯における，OCTのため製造が容易な構造をもった高開口数ゼロ分散シングルモードPCFを推奨する．シミュレーション結果は推奨するPCF構造がOCTシステムの横分解能を向上させることを示している．なお，数値解析手法として有限差分法を用いた．波長830 nm，1060 nm，1310 nm帯における高開口数分散フラットPCFの数値シミュレーションを行った結果，高開口数を有するPCFであることが確認でき，このPCFをOCTに応用することによってOCTの横分解能を現在の20倍近く向上させることができた．

近年来，层析成像诊断技术（OCT）一直吸引着作为医疗系统的关注。 OCT技术中的横向分辨率取决于显微镜的数值光圈，因此需要高数值孔径。使用有限差异方法（FDM）进行了数值模拟，在OCT中使用的830 nm，1060 nm和1310 nm的波长的高数值孔的设计设计。这项研究提出了该数值分析模型在OCT中的应用。 OCT中的图像细节（分辨率）取决于所使用的光源和纤维镜，以及越远的光源，具有较大光谱的光源，图像细节越高（垂直分辨率）越高，纤维尺寸越高，数值孔径越高，图像定义越高（后面的分辨率）。但是，即使尝试创建高数值孔径纤维尺寸，PCF也具有复杂的结构且难以制造，因此未获得大型数值孔径，并且横向分辨率不足。在这项研究中，我们建议高数值孔径零色散单模式PCF，其结构易于生产，该结构由于OCT在830 nm，1060 nm和1310 nm波长中，用于眼科，胃肠病学和牙科。仿真结果表明，推荐的PCF结构改善了OCT系统的横向分辨率。此外，有限的差异方法被用作数值分析方法。在830 nm，1060 nm和1310 nm的波长范围内的高数值孔散分散液PCF的数值模拟表明，它是一个具有高数值孔径的PCF，并且通过将此PCF应用于OCT上，并且OCT将OCT的横向分辨率提高了近20倍。

项目成果

Tellurite Nanowire Core Photonic Crystal Fiber

亚碲酸盐纳米线芯光子晶体光纤

• 发表时间: 2013
• 作者: Md. Anwar Hossaina;Yoshinori Namihiraa;Taura Yasui;Hiroki
• 通讯作者: Hiroki

High Numerical Aperture Square Lattice Structure Photonic Crystal Fiber for Optical Coherence Tomography

用于光学相干断层扫描的高数值孔径方格结构光子晶体光纤

• 发表时间: 2013
• 作者: T. Yasui;Y. Namihira;M. A. Hossain;H. Higa;and N. H. Hai
• 通讯作者: and N. H. Hai

Photonic Crystal Fibers for Optical Coherence Tomography Systems

用于光学相干断层扫描系统的光子晶体光纤

• 发表时间: 2013
• 作者: Anwar Hossain;Yoshinori Namihira
• 通讯作者: Yoshinori Namihira

Extremely low loss THz guidance using Kagome lattice porous core photonic crystal fiber

• DOI: 10.1364/ofc.2015.w2a.36
• 发表时间: 2015-03
• 期刊: 2015 Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC)
• 作者: M. Hossain;G. Hasanuzzaman;M. Habib;S. M. Abdur Razzak;Y. Namihira

Center wavelength adaptation techniques for supercontinuum generating highly nonlinear pure silica core photonic crystal fiber

用于产生高度非线性纯硅芯光子晶体光纤的超连续谱的中心波长自适应技术

• 发表时间: 2013
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics (JJAP)
• 作者: M. A. Hossain;Y. Namihira
• 通讯作者: Y. Namihira