辨SHG成像多模光纖內窺鏡技術背景：癌癥和纖維化疾病會以組織結構發生變化的形式表現出來，目前對這些疾病的醫學診斷主要基于活檢和隨后的非現場組織病理學手段。而使用微創技術，可以即時且原位地做出類似診斷，這極大的減小了做出診斷的時間并且避免了重復手術的可能。基于此，被稱為光學切片的先進光學成像技術被開發出來用于微創成像。這種技術依靠各種各種的無標記光學成像模態（通常是將這些模態結合起來一起使用），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 ...

m以上。基于多模光纖的最細成像內窺鏡，在其插入目標的遠端不需要大型的光學元件。具有三維成像能力的多模光纖內窺鏡尺寸可至約100um。然而，多模光纖展示出了復雜的光學傳遞函數(OTF)，這歸因于模式混合和模式色散。要實現成像，多模光纖內窺鏡需要依賴傳輸特性的校準。這可以通過依序激發所有支持的光纖模式，然后使用數字全息或神經網絡來記錄光學傳遞函數來實現。可編程的光學元件，如空間光調制器(SLM)預先編碼光纖近端的光場，以在光纖遠端獲得想要的光場分布。這可以在光纖遠端面產生聚焦和其它更復雜的光場模式。OTF與光纖的彎曲、波長漂移、溫度變化強相關，這意味著需要實時原位校準。但實際上校準很復雜，很難實現 ...

在自由空間和多模光纖網絡空間不能互相操作，因此難以完全滿足網絡容量和通信安全。為了增加信息傳輸容量，提高頻譜效率，并建立一個可靠性高、安全性好的通信網絡，OAM復用技術被廣泛關注。圖1.渦旋光以及能量分布圖二、基于OAM的復用通信具有一下優點（1）安全性：歸因于OAM的拓撲荷數和方位角之間的不確定關系。只有完全接收OAM光束，才能準確檢測其OAM態，角度傾斜和部分接受都會導致發送模態的功率擴散到其它模態上，降低對發送OAM態的正確檢測概率，因此基于OAM的復用通信可有效地防止竊聽。（2）正交性：不同OAM模式的渦旋光束具有固有的正交性，為在不同渦旋光束上調制信息提供可能，且不同OAM信道上傳輸 ...

與類型包括：多模光纖的模式色散（或稱模間色散）；由于光纖材料固有的折射率對波長依賴性而產生的波導色散；以及單模光纖中兩種不同偏振模式傳輸速度不同而引起的偏振色散。一、模間色散多模光纖中，即使對同一波長，不同傳輸模式仍具有不同的群速度，即傳播速度不同，由此引起的脈沖展寬，稱為“模間色散”。模間色散引起的脈沖展寬是各種色散因素中影響嚴重的一種。并且，傳輸的模式越多，脈沖展寬越嚴重。模間色散是發生在多模光纖和其他波導中的一種信號畸變機制。在多模光纖中，以不同入射角射入光纖的光線都被定義了一條路徑或一種模式。由于各個模式的傳輸路徑不同，其傳輸速度（即群速度）也不同，因此模式間的信號傳輸到達光纖終端產生 ...

光纖的光束。多模光纖允許多束光在光纖中同時傳播，導致模式色散（因為每個“模式”的光以不同的角度進入光纖，它們在不同的時間到達另一端，這種特性稱為模式色散。）模色散技術限制了多模光纖的帶寬和距離，導致纖芯粗，傳輸速率低，傳輸距離短，整體傳輸性能差。然而，多模光纖具有成本相對較低的優勢，通常用于建筑物或地理上相鄰的環境。單模光纖只允許一束光傳播，因此不表現出模式色散特性。因此，單模光纖具有相應纖芯較細、傳輸帶寬較寬、容量較高、傳輸距離較遠的特點。一、單模光纖單模光纖只有一根（大多數應用中是兩根）玻璃纖維，纖芯直徑范圍為8.3 μm 至10 μm。由于纖芯直徑相對較窄，單模光纖只能傳輸波長為1310 ...

，適用于通過多模光纖的短距離光互連和光以太網解決方案。然而，對于直接調制激光器來說，距離在10到40公里之間、比特率在10Gb/s及以上的城域范圍內的光纖鏈路仍然是一個挑戰。一方面，對于1.3um左右的激光器，功率預算限制了鏈路長度。另一方面，低光纖衰減的直接調制1.55μm激光器存在色散限制的Max傳輸長度Lmax。在高比特率B下，光纖鏈路的色散系數和常數K的關系為盡管850和1330nm通常被認為是光互連的主要波段，但1.55um是有效的波長，因為在這個波長發生非常低的光纖吸收非常低的激光工作電壓。此外，芯片內連接和集成硅光子學需要這個波段，因為硅在1.55um是透明的。因此，為了在標準單 ...

經成為部署在多模光纖局域網中的主導光源。報告的z高數據速率可達71Gb/s，適用于鏈路長度<100m的數據中心應用。另一方面，在1300-1600nm波長范圍內發射的長波長VCSEL在電信領域也取得了顯著的成熟水平。對于快速發展的應用，如計算機通信、接入網、無線基站之間的互連和通信，它們是非常有吸引力的光源。與傳統的邊緣發射分布反饋和分布反饋相比，VCSEL具有顯著的優勢。Bragg反射器（DBR）激光器具有相當低的生產成本，更小的閾值和驅動電流，對應于更低的功耗，更高的直接數字調制速率，更小的占地面積，晶圓級測試，高效的光纖耦合（由于圓對稱高斯光束分布），更短的腔長實現更大的自由光譜范 ...

光耦合到標準多模光纖中。在1550nm處，MEMSVCSEL的閾值電流為5.8mA，在32mA處發生熱滾轉，對應于光纖耦合的Max輸出功率為1.42mW。在整個電流工作范圍內，器件上的電壓降保持在1.84V以下，表明器件中的串聯電阻較低。閾值電壓在室溫下為1.15V，是衡量異質勢壘處電壓降的一個很好的指標。圖5 研究了直徑為14μm的BTJMEMSVCSEL在1550nm處發光的光電流電壓特性。閾值電流和滾轉分別為5.8mA和32mA測量的SMSRs、閾值電流、Max輸出功率和不同調諧波長對應的滾轉電流如圖6所示。與固定波長VCSEL相比，由凹頂MEMSDBR、可變氣隙、半VCSEL半導體部分 ...

模光纖避免了多模光纖嚴重的本征模間色散、模噪聲以及傳輸中的其他效應，從而使單模光纖中信號傳輸的速度與容量遠遠高于多模光纖。一、單模光纖的應用單模光纖通信技術是光纖應用技術的一個重要應用方向，它是以單模光纖技術、激光技術和光電集成技術為基礎而發展起來的。單模光纖通信是以光纖作為傳輸媒介、光波為載頻的一種通信手段。即利用近紅外區域波長1000nm左右的光波作為信息的載波信號，把電話、電視、數據等電信號調制到光載波上，再通過光纖傳輸的一種通信方式。單模光纖做光纖通信的重要傳輸媒介，其重要地位不言而喻，因此了解單模光纖的原理機制，有助于我們更好的理解光纖通信的原理。圖1單模光纖和多模光纖使用光纖的區別 ...