Fabricación de un micro-endoscopio de vista lateral basado en fibras de imagen

Abstract

RESUMEN: El desarrollo de la fibra óptica ha facilitado el avance en numerosos campos como las comunicaciones y la medicina. La creación de sensores basados en la fotónica que permiten la medida de magnitudes físicas, ha provocado una revolución frente a los sensores convencionales. En el campo de la medicina, el objetivo principal de la endoscopia es la visualización del interior de las cavidades del cuerpo humano, por ello existe un gran interés en la obtención de sensores a partir de fibra óptica. En particular, las fibras de imagen son un tipo de fibra óptica que debido a sus características resultan ventajosas para el desarrollo de este tipo de sensores de imágenes. Este tipo de fibras están formadas por miles de núcleos constituidos en un mismo revestimiento, fabricados generalmente de vidrio o de polímeros. Otra característica de este tipo de guías de onda es su flexibilidad y adaptación a las distintas cavidades. Los endoscopios convencionales tenían limitada su flexibilidad, pero con la introducción de la fibra óptica, su uso en pacientes es más seguro que los anteriores, e igualmente es posible acceder a zonas que requieren un diámetro realmente reducido del endoscopio. Tanto los endoscopios convencionales como los formados a partir de fibras ópticas presentan la particularidad de que suelen ser fabricados para la visualización frontal de la muestra, hecho que dificulta la obtención de imágenes laterales. En esta memoria se propone el diseño, la simulación y la fabricación de un end-cap de sílice fundida fabricado mediante láser de femtosegundo, situado al final de la fibra óptica de plástico para la obtención de imágenes laterales. Para llevar a cabo el objetivo principal del trabajo se realizó un análisis simulado de los diseños propuestos. En las simulaciones se analizó la potencia que llega a través de la fibra de imagen a la muestra y la imagen que se obtiene en la fibra para distintos end-caps y distintos coatings.

ABSTRACT: The development of optical fiber has facilitated advancement in numerous fields such as communications and medicine. The creation of sensors based on photonics that allow the measurement of physical magnitudes has caused a revolution compared to conventional sensors. On medicine, the main objective of endoscopy is the visualization of the interior of the cavities of the human body, for this reason there is great interest in obtaining sensors from optical fiber. In particular, image fibers are a type of optical fiber that, due to their characteristics, are advantageous for the development of this type of image sensors. This type of fibers is made up of thousands of cores made up of the same coating, generally made of glass or polymers. Another characteristic of this type of waveguide is its flexibility and adaptation to different cavities. Conventional endoscopes had limited flexibility, but with the introduction of the optical fiber in patients is safer than the previous ones, and it is also possible to access areas that require a really small diameter in the endoscope. Both conventional endoscopes and those made from optical fibers have the peculiarity that they are usually manufactured for frontal viewing of the sample, a fact that makes it difficult to obtain lateral images. This report proposes the design, simulation and fabrication of a fused silica end-cap manufactured by femtosecond laser, located at the end of the plastic optical fiber for obtaining lateral images. To carry out the main objective of the work, a simulated analysis of the proposed designs. In the simulations, the power that arrives through the image fiber to the sample and the image that is obtained in the fiber for different end-caps and different coatings were analyzed.