得益于3D打印紧凑而灵活的纤维设计确保高效聚焦和锐利的图像

来自韩国、澳大利亚、英国和德国的跨学科研究团队——在莱布尼茨光子技术研究所(LeibnizIPHT)的参与下——首次能够优化光纤玻璃纤维，使不同波长的光可以非常精确地聚焦。精度水平是通过应用到光纤末端的光学透镜的3D纳米打印来实现的。

这为显微镜和内窥镜以及激光治疗和传感器技术的应用开辟了新的可能性。研究人员在《自然通讯》杂志上发表了他们的研究结果。

目前用于医疗诊断的内窥镜检查的光纤端面的透镜具有色差的缺点。这种光学成像误差是由不同波长(即不同光谱颜色)的光的形状和折射不同而引起的，导致焦点偏移，从而导致在很宽的波长范围内成像模糊。消色差镜片可以最大限度地减少这些光学像差，提供补救措施。

用于精确聚焦的Meta镜头

这种消色差镜头，即所谓的超镜头，它附着在光纤的末端，可以通过景深成像对微小细节进行聚焦和成像，现在已经由一个国际团队首次实现.

“对于理想的光整形和消色差聚焦，我们实现了一种超薄聚合物基透镜，它由纳米柱形式的几何结构的复杂设计组成。这种结构直接打印在3D打印空心塔结构的尖端上商业光纤的端面之一。通过这种方式，光纤可以进行功能化，使光可以非常有效地聚焦在焦点上，并可以生成高分辨率的图像，”教授解释说。LeibnizIPHT光纤光子学部门负责人MarkusSchmidt共同开发了光学镜头。

研究人员实现的超透镜的透镜直径为100微米，数值孔径(NA)为0.2，与之前在光纤端面使用的消色差透镜相比明显更高，从而实现了更好的分辨率。该镜头可以校正光学像差，并且可以非常精确地聚焦红外范围内400纳米光谱带宽内的光。

“值得注意的是，各个纳米柱的高度从8.5到13.5微米不等。这使得不同波长的光可以聚焦在一个焦点上，”MarkusSchmidt教授说。

在实验研究中，研究人员能够以基于光纤的共焦扫描成像为例，证明已开发光纤的透镜和聚焦效率：使用具有消色差超光学的光纤，他们获得了令人信服的图像质量和高图像采集效率和不同波长的高图像对比度。即使在不同的波长下，焦点位置也几乎保持不变。

适用于各种应用的最佳光整形

“由于开发的纳米结构超透镜非常小且扁平，顶部带有消色差光学器件的光纤设计提供了进一步推进基于光纤技术的小型化和柔性内窥镜成像系统的潜力，并实现更温和的微创检查，”MarkusSchmidt教授解释了一个可能的应用场景。

除了这一主要应用领域外，研究人员还看到了激光辅助治疗和手术、光纤通信和光纤传感器技术等领域的进一步应用。

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