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传像光纤束

发布时间:2021-09-07 10:37:31 浏览量:3295 作者:Joe

摘要

传像光纤束是一种可以任意弯曲的传输图像的无源器件,由多根光纤规则排列成束构成,每根光纤就是一个像元,能够独立传输信息,

每根光纤之间没有串扰,与传统的光学成像器件相比,具有重量轻、使用方便等优点,因而在医学、军事、航天、科研等领域都有应

用。下面简单介绍下传像光纤束的原理。

正文


传像光纤束是一种可以任意弯曲的传输图像的无源器件,由多根光纤规则排列成束构成,每根光纤就是一个像元,能够独立传输信息,

每根光纤之间没有串扰,与传统的光学成像器件相比,具有重量轻、使用方便等优点,因而在医学、军事、航天、科研等领域都有应

用。下面简单介绍下传像光纤束的原理。


传像光纤束以传递图像为目的。一般而言,光纤束直接同物体接触是不大可能的,需要有一个特定的成像物镜组将不同位置和大小的物

体成像到光纤束的输入端面。同时为了观察图像,也必须有一个后置光学系统,比如说目镜或光电图像转换器件。在设计时应当使成像

物镜的像方数值孔径与光纤束的物方数值孔径匹配,后置光学系统的物方数值孔径也要和传像光纤的像方数值孔径匹配。当满足这一要

求的时候,由于轴上物点的成像光束关于光轴对称,所以能够全部进入传像光纤,而轴外物点的一部分光线或者一部分下光线的倾斜角

将会超过传像光纤的数值孔径角,导致被拦光,使轴外物点的像比轴上物点的像要暗,这是不能允许的。所以,为了轴上物点和轴外物

点的全部成像光束都能进入传像光纤束传播,应当把成像物镜设计成像方远心光路。同理,后置光学系统应该设计成物方远心光路,如

下图所示,



由于一根光纤只能传递一个像元,所以为了达到传像的目的,必须将大量的单根光纤排列在一起,并在光纤之间以低折射率的包层隔离

以防止发生串光。根据电磁场理论,光在界面上发生全反射的时候,仍然有进入第二种介质的波,称为消逝波。消逝波的透入深度与入

射光的入射角,波长及偏振等因素都有关系,所以光纤束中的每根光纤的包层厚度必须大于消逝波的透入深度。


这种物镜-光纤束-目镜组合系统实质上是一种利用光纤束将中间像平面轴向延伸的显微镜或者望远镜系统,利用光纤柔软可弯曲的特点

可将其插入人体与物体内腔,在医疗诊断和工业检验方面有重要的应用。一般应用的同时会以另一位束传光光纤实现对内腔的照明。


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