La fibra óptica, como portador básico de las comunicaciones modernas de alta velocidad y alta capacidad, es la clave para la interconexión del mundo. Con el rápido desarrollo de la industria de las comunicaciones en las últimas décadas, la fibra óptica monomodo ordinaria ya no puede satisfacer las necesidades especiales de diversas aplicaciones industriales, por lo que una serie de fibras ópticas con estructuras internas complejas, como fibras que mantienen la polarización, multi- Las fibras centrales y las fibras de cristal fotónico, y otras fibras ópticas especiales que surgieron en los campos civil y militar, son indispensables.

La variedad de estas fibras especiales y sus complejas estructuras internas han limitado hasta cierto punto el seguimiento de su fabricación, el empalme de fibras y el micronanoprocesamiento. Los métodos existentes, como la inspección desde el extremo, la holografía digital, la tomografía óptica, la observación de la polarización mediante el seguimiento del efecto de la lente y las imágenes de dispersión gaussiana, tienen problemas específicos que no satisfacen las necesidades actuales.

En un nuevo artículo publicado en Light:Advanced Manufacturing , un equipo de científicos, dirigido por el profesor Fei Xu de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas y el Centro de Innovación Colaborativa de Microestructuras Avanzadas de la Universidad de Nanjing, China, y sus compañeros de trabajo han desarrollado un método para utilizar el haz de Bessel (una luz estructurada) como fuente de luz de iluminación y transmite desde el lado de una fibra de siete núcleos para realizar imágenes (como se muestra en la Figura 1).

Las ventajas de la iluminación por haz de Bessel sobre los métodos tradicionales se verifican mediante el método de correlación digital y, al mismo tiempo, combinado con el método de aprendizaje profundo, se realiza una medición de alta precisión de la estructura interna de la fibra óptica de siete núcleos.

Los estudios de simulación muestran que la propiedad de autocuración del haz de Bessel, como luz estructurada sin difracción, proporciona una gran profundidad de enfoque en el medio de dispersión, lo que resulta en patrones de núcleo de fibra más nítidos y menos dispersión, y un mayor contraste de imagen en el haz de Bessel. -Imágenes de iluminación basadas en. Además, los haces de Bessel proporcionan un efecto único al transmitir un objeto fuera del eje con un medio interno transparente con un índice de refracción variable (como se muestra en la Figura 2), lo que produce dos trayectorias refractivas con diferentes curvaturas de flexión.

Según las dos características anteriores, en comparación con la iluminación de haz gaussiano, las imágenes de la iluminación de haz de Bessel podrían ver más núcleos de fibra cuando se obtienen imágenes de fibras especiales con diferentes ángulos de rotación (como se muestra en la Figura 3). Según lo verificado por el método de correlación digital, el cambio de imagen basado en el haz de Bessel es mucho más rápido que el del haz gaussiano y la precisión de la medición es mayor.

En este artículo, la precisión de las mediciones se mejoró aún más mediante el uso del aprendizaje profundo. El modelo de aprendizaje profundo procesa la imagen capturada y genera directamente el ángulo de rotación de la fibra previsto. Además, los investigadores también recopilaron imágenes de fibras diferentes a las de la fibra utilizada para establecer la base de datos de entrenamiento y las ingresaron en el modelo de aprendizaje profundo entrenado, cuyos resultados de predicción también lograron buena precisión y exactitud, lo que indica que el método de aprendizaje profundo tiene una gran capacidad de generalización y buena solidez en aplicaciones prácticas.

Los resultados muestran que el enfoque basado en haces de Bessel tiene un gran potencial para desarrollar aplicaciones para mediciones precisas y no destructivas de distribuciones de núcleos en fibras multinúcleo y fibras de cristal fotónico.

Más información: Liuwei Zhan et al, Medición de vista lateral basada en haz de Bessel de la distribución del núcleo interno de fibra de siete núcleos, Luz:fabricación avanzada (2023). DOI:10.37188/lam.2024.002

Proporcionado por la Academia de Ciencias de China