通过头发粗细的光纤彻底改变成像

一种新的成像技术允许通过人的头发宽度的光纤以视频速率进行3D成像，可以改变成像在工业检测和环境监测中的广泛应用。从长远来看，该技术可以进一步开发用于医学成像。

该系统由格拉斯哥大学光学小组领导的国际科学家团队开发，在今天发表在《科学》杂志上的一篇新论文中，该团队描述了他们如何能够使用一种称为飞行时间3D成像的过程从单个多模光纤创建视频图像。

格拉斯哥大学皇家学会研究教授、英国量子增强成像中心QuantIC的首席研究员Miles Padgett教授说："在内窥镜和博罗镜成像等应用中，传统上是通过使用一束光纤来实现的，图像中的每个像素都有一根光纤，导致设备具有手指的厚度。

"作为替代方案，我们正在开发一种新技术，通过人类头发宽度的单根纤维进行成像。我们的目标是创造新一代的单光纤成像设备，可以产生远程场景的3D图像。

"与我们的合作者一起，我们很高兴在《科学》杂志上发表我们的最新研究，并希望这种曝光将产生新的联系，突出我们正在开发的技术的潜在最终用户。

通常，当光线通过单根光纤照射时，模式之间的串扰会扰乱光线，使图像无法识别。

为了解决这个问题，该团队使用先进的光束整形技术将输入激光图案化到光纤上，以在输出端创建单个光斑。然后，该光点扫描场景，系统测量反向散射光到另一根光纤中的强度，从而给出图像中每个像素的亮度。

通过使用脉冲激光，他们还测量光的飞行时间，从而测量图像中每个像素的范围。这些3D图像可以在距离光纤端几十毫米到几米的距离处录制，具有毫米级的距离分辨率和足够高的帧速率，可以感知接近视频质量的运动。

原型系统通过40厘米长的光纤以5 Hz提供图像，每帧包含多达约4000个可独立解析的特征，深度分辨率为～5 mm。

目前，多模光纤在校准后必须保持在固定位置。未来的研究将着眼于减少校准时间并管理弯曲纤维的动态性质。该团队的目标是与行业合作，在未来10年内开发这项改变世界的功能性技术研究。

该项目是格拉斯哥大学，埃克塞特大学，弗劳恩霍夫格拉斯哥应用光子学中心，德国莱布尼茨光子技术研究所和捷克共和国布尔诺理工大学的物理学家之间的合作。

这篇题为"通过多模光纤进行飞行时间3D成像"的论文发表在《科学》杂志上。

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