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GRIN probe를 이용한 광섬유 번들 공초점 내시경의 설계 및 광효율 향상에 관한 연구 = A study on improvement of efficiency to enhance the contrast for confocal microendoscope with GRIN
서명 / 저자 GRIN probe를 이용한 광섬유 번들 공초점 내시경의 설계 및 광효율 향상에 관한 연구 = A study on improvement of efficiency to enhance the contrast for confocal microendoscope with GRIN. / 안진우.
저자명 안진우 ; Ahn, Jin-Woo
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2008].
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초록정보

Confocal microscopy is a well-established technique used to image a thin section within thick tissue with high lateral and axial resolution. An endoscopic version of a confocal microscope could be especially helpful for an early cancer diagnosis during a minimally invasive operation. In many types of endoscope systems, fiber-bundle confocal endoscope system with GRIN probe can be easy to miniaturize, because of no distal scanning mechanism and small size of GRIN lenses with relatively high NA. But the coupling efficiency between the fiber-bundle and GRIN probe is too low. Analysis of the coupling efficiency based on geometric optics and wave optics were conducted. The closer gap between NA of the coupling lens and NA of the fiber-bundle is, the higher the coupling efficiency is. In this thesis, new method to make desired NA of coupling lens is proposed to improve the coupling efficiency between coherent fiber-bundle and GRIN probe. In previous research, the coupling lens was built with a only GRIN lens of nominal NA of 0.2. But the coupling lens designed by new method for improving the coupling efficiency is composed of GRIN lenses of nominal NA of 0.2 and 0.6. Experimental results had verified the improvement of the coupling efficiency by increasing NA of the coupling lens. But spherical aberration caused by new method reduces the improvement of coupling efficiency. So new method needs to correct the spherical aberration by an optimized adaptation of the refractive index profile. In conclusion, coupling efficiency can be improved by NA of coupling lens of GRIN probe by new method and optimized index profile. It is expected to improbe contrast for confocal microendoscope with a coherent fiber-bundle.

공초점 현미경은 고분해능으로 세포내의 절편을 이미징 할 수 있는 큰 장점이 있는 기술이다. 이런 특성을 이용한 공초점 내시경의 경우 세포의 암의 조기진단이 가능하다. 이런 공초점 현미경의 종류 중 광섬유 번들과 GRIN probe를 이용할 경우 스캐닝 메커니즘을 probe에 삽입하지 않아도 되고 GRIN lens가 높은 NA에 비해 크기가 작으므로 초소형 공초점 내시경을 구현할 수 있다. 그러나 광섬유 번들과 GRIN probe의 결합효율(coupling efficiency)이 낮다는 단점이 있다. 기하광학적인 분석과 파동광학적인 분석을 통해서 광섬유 번들의 NA와 coupling lens의 NA의 차이가 작을수록 결합효율이 더욱 향상된다는 것을 알 수 있다. 선행연구에서는 0.25 pitch일 때 0.2 NA를 가지는 GRIN lens로 coupling lens가 구성되었지만 본 논문에서는 결합효율의 증가를 위해서 0.25 pitch일 때 0.2 와 0.6 NA를 가지는 GRIN lens의 길이 변화와 조합을 통해서 NA가 향상된 coupling lens의 구현을 제안하였다. 실험결과 coupling lens의 증가로 인한 결합효율이 향상을 증명할 수 있었다. 하지만 본 논문에서 제안한 방법에 의해서 GRIN probe의 구면수차가 증가함을 알 수 있었다. 따라서 본 논문에서 제안한 방법으로 결합효율을 향상시키기 위해서는 굴절률 개형의 최적화를 통한 구면수차의 보상이 필요하다. 결론적으로, 본 논문에서 제안한 방법과 구면수차의 보상을 통해 결합효율을 향상시킬 수 있으며, 이는 광섬유 번들을 이용한 공초점 내시경의 선명도(contrast)의 향상을 가져온다.

서지기타정보

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청구기호 {MME 08023
형태사항 vii, 56 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 한국어
일반주기 저자명의 영문표기 : Jin-Woo Ahn
지도교수의 한글표기 : 권대갑
지도교수의 영문표기 : Dae-Gab Gweon
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 기계공학전공,
서지주기 참고문헌 : p. 55-56
주제 confocal microscope;endoscope;coupling efficieny;GRIN probe;fiber-bundle
공초점 현미경;내시경;결합효율;GRIN lens;광섬유 번들
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