Un article récemment publié par Wei et al. présente une application du coupleur en fibres optiques à double gaine (DCFC) de Castor Optique double-clad fiber coupler (DCFC): l'imagerie confocale à une seule fibre. Cette étude s’inscrit dans une série de développements récents utilisant les DCFC pour l'imagerie confocale, notamment dans des domaines tels que l’endoscopie, l’imagerie multimodale, l’imagerie rétinienne et l’imagerie OCT.
Cet article présente un système d'ophtalmoscopie à balayage laser (SLO) doté d'un motif de balayage innovant et efficace, permettant une imagerie rapide de la rétine pour le dépistage de pathologies. Le système développé par les auteurs permet une imagerie in vivo plus rapide et plus robuste. De plus, son format portatif améliore l'accessibilité à cette technologie par rapport aux systèmes commerciaux classiques sur table, notamment pour les applications de dépistage. Étant donné que l’alignement optique des fibres est un paramètre critique dans les systèmes confocaux, la robustesse du dispositif est assurée grâce à l’utilisation d’un DCFC de Castor Optique.
Les fibres DCF pour l’imagerie confocale à une seule fibre
L'imagerie confocale à une seule fibre utilise le cœur de la fibre à double gaine pour l’illumination et la gaine interne pour la collection du signal. L'utilisation de la gaine interne multimode pour la collection du signal à la place d'une autre fibre monomode a été réalisée pour la première fois par Yelin et al. Leur étude a montré une réduction du speckle, un gain de la profondeur de champ et une augmentation de l’intensité du signal grâce au plus grand diamètre de la fibre, tout en préservant la résolution latérale.
Contrairement à la configuration habituelle, dans laquelle deux fibres monomodes permettent l’illumination et la détection, la configuration proposée est automatiquement alignée dans le plan latéral, ce qui la rend plus résistante aux défauts d'alignement. Il s'agit d'un avantage majeur pour les systèmes portatifs soumis à des chocs mécaniques répétés, ainsi que pour les systèmes sensibles aux vibrations (par exemple les véhicules motorisés ou le LiDAR), nécessitant un réalignement optique complexe (par exemple les systèmes seulement accessibles à distance) ou contraints par un espace limité (par exemple l’endoscopie).
Améliorer le rapport signal-sur-bruit
L'article de Wei souligne également un aspect crucial des composants à base de fibres : l'efficacité de transmission. Pour optimiser le rapport signal-sur-bruit (SNR), une attention particulière doit être portée aux spécifications techniques suivantes : les pertes d'insertion, l’efficacité de transfert et les pertes de retour.
Le DCFC de Castor Optique sépare ou combine efficacement la lumière provenant du cœur et de la gaine interne de la fibre à double gaine, ce qui est idéal pour optimiser le SNR.
La transmission du port A vers le port S (associée aux pertes d'insertion) et du port S vers le port B (associée à l’efficacité de transfert) détermine l'intensité du signal. Les coupleurs de Castor assurent une transmission quasi sans perte du port A vers le port S et un transfert ≥ 70 % du port S vers le port B, permettant une collection de signal performante.
Le signal transmis du port A vers le port B (c'est-à-dire le crosstalk lié aux pertes de retour) contribue au bruit du signal collecté. Ce signal croisé résulte des rétroréflexions du signal du cœur au niveau des interfaces d'extrémité des ports S et R. Ces réflexions sont couplées à la gaine interne et transférées au port B. Des solutions pour réduire cet effet sont actuellement mises en œuvre chez Castor, avec des rétroréflexions atténuées jusqu’à -50 dB au Port R. Notre équipe peut également développer des solutions personnalisées pour minimiser les réflexions provenant du Port S.
Maintien du critère de confocalité
Il a été démontré qu'un ratio idéal entre la taille des trous (pinholes) d'illumination et de collection entraîne une augmentation de l'intensité du signal détecté et une diminution du speckle et ce, sans affecter significativement la résolution axiale. Dans le cas de l'imagerie confocale basée sur les DCF, les diamètres du cœur et de la gaine interne correspondent respectivement aux trous d’illumination et de collection. La taille du cœur est principalement dictée par les contraintes de propagation du mode fondamental de la fibre pour une plage de longueurs d'onde opérationnelle donnée. Pour maintenir un ratio idéal, il est nécessaire d'optimiser la taille de la gaine interne. Les DCFC à collection confocale de Castor Optique utilisent des fibres à double gaine dédiées pour respecter ce critère de confocalité.
Différentes versions de coupleurs sont disponibles, chacune optimisée pour une modalité d'imagerie et une gamme de longueurs d'onde spécifiques.
La série DCFC est disponible sur Thorlabs.com. Pour découvrir comment les technologies innovantes de fibres optiques de Castor Optique permettent une détection plus rapide, plus lointaine et plus sensible, contactez notre équipe à sales@castoroptics.com.
Écrit par Audrey Laurence
Scientifique d'application
