留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

单根多模光纤数字扫描成像方法

刘国栋 尹哲 刘炳国 卢丙辉 魏富鹏 庄志涛 甘雨 陈凤东 张大权

刘国栋, 尹哲, 刘炳国, 卢丙辉, 魏富鹏, 庄志涛, 甘雨, 陈凤东, 张大权. 单根多模光纤数字扫描成像方法[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(4): 422002-0422002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0422002
引用本文: 刘国栋, 尹哲, 刘炳国, 卢丙辉, 魏富鹏, 庄志涛, 甘雨, 陈凤东, 张大权. 单根多模光纤数字扫描成像方法[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(4): 422002-0422002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0422002
Liu Guodong, Yin Zhe, Liu Bingguo, Lu Binghui, Wei Fupeng, Zhuang Zhitao, Gan Yu, Chen Fengdong, Zhang Daquan. Single multi-mode fiber digital scanning imaging method[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(4): 422002-0422002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0422002
Citation: Liu Guodong, Yin Zhe, Liu Bingguo, Lu Binghui, Wei Fupeng, Zhuang Zhitao, Gan Yu, Chen Fengdong, Zhang Daquan. Single multi-mode fiber digital scanning imaging method[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(4): 422002-0422002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0422002

单根多模光纤数字扫描成像方法

doi: 10.3788/IRLA201746.0422002
基金项目: 

国家自然科学基金(51275120)

详细信息
    作者简介:

    刘国栋(1974-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事光电检测,图像处理方面的研究。Email:lgd@hit.edu.cn

    通讯作者: 刘炳国(1975-),男,副教授,硕士生导师,博士,主要从事光电测量技术机器、视觉技术方面的研究。Email:liu_bingguo@hit.edu.cn
  • 中图分类号: O436

Single multi-mode fiber digital scanning imaging method

  • 摘要: 针对现有多模光纤数字扫描成像方法,形成扫描聚焦光斑计算量大、速度慢的问题,提出了一种基于自适应并行坐标(Adaptive Parallel Coordinate,APC)算法的单根多模光纤数字扫描成像方法,通过控制多模光纤输入端的光场,在单根多模光纤出射端实现光斑的聚焦和扫描。建立了单根多模光纤数字扫描成像数学模型;采用自适应并行坐标算法对空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)加载相位进行优化,有效缩短了扫描聚焦光斑的形成时间,提高了成像速度。实际生成3030个聚焦光斑,对50 m50 m范围的分辨率板进行扫描成像。实验证明,该方法实现了单根多模光纤对距离光纤端面60 m处平面内的目标成像,分辨率达到2.46 m。
  • [1] Guo Junfeng, Liu Peng, Jiao Guohua, et al. Binocular optical system of industrial endoscope for three-dimensional measurement[J]. Optics and Precision Engineering, 2014, 22(9):2337-2334. (in Chinese)
    [2] Yu Lu, Cheng Dewen, Zhou Wei, et al. Stray light analysis and suppression of rigid endoscope system[J]. Optics and Precision Engineering, 2014, 22(3):525-532. (in Chinese)
    [3] Yan Xingtao, Yang Jianfeng, Xue Bin, et al. Design of the objective lens for endoscope with imaging fiber bundle[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(2):424-427. (in Chinese)
    [4] Li Ka, Tan Zhongwei. Coupling of scattering light in space into single mode optical fiber[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(1):0122005. (in Chinese)
    [5] ?i?mr T, Dholakia K. Exploiting multimode waveguides for pure fiber based imaging[J]. Nature Communnications, 2012, 3:1-9.
    [6] Hughes M, Chang T P, Yang Guangzhong. Fiber bundle endoscopy[J]. Biomedical Optics Express, 2013, 4(12):2781-2794.
    [7] ?i?mr T, Dholakia K. Shaping the light transmission through a multimode optical fibre:complex transformation analysis and applications in biophotonics[J]. Optics Express, 2011, 19(20):18871-18884.
    [8] Bianchi S, R Di Leonardo. A multi-mode fiber probe for holographic micro manipulation and microscopy[J]. Lab Chip, 2012, 12(3):635-639.
    [9] Papadopoulos I N, Farahi S. Focusing and scanning light through a multimode optical fiber using digital phase conjugation[J]. Optics Express, 2012, 20(10):10583-10590.
    [10] Mahalati R N, Askarov D, Wilde J P, et al. Adaptive control of input field to achieve desired output intensity profile in multimode fiber with random mode coupling[J]. Optics Express, 2012, 20(13):14321-14337.
    [11] McMichael I, Yeh P, Beckwith P. Correction of polarization and modal scrambling in multimode fibers by phase conjugation[J]. Optics Letters, 1987, 12(7):507-509.
    [12] Choi Y, Yoon C, Kim M, et al. Scanner-free and wide-field endoscopic imaging by using a single multimode optical fiber[J]. Physical Review Letters, 2012, 109(20):20391-5.
    [13] Mahalati R N, Gu R Y, Kahn J M. Resolution limits for imaging through multi-mode fiber[J]. Optics Express, 2013, 21(2):1656-1668.
    [14] Yin Z, Liu G, Chen F, et al. Fast forming focused spots through multimode fiber based on adaptive parallel coordinate algorithm[J]. Chinese Optics Letters, 2015, 13(7):071404.
    [15] Wang D, Wu Y, Jin B, et al. A phase distribution design method for phased arrays multi-beam independently generating and three-dimensional scanning[J]. IEEE Photonics Journal, 2014, 6(5):6802111.
  • [1] 李鹏越, 续欣莹, 唐延东, 张朝霞, 韩晓霞, 岳海峰.  基于并行多轴自注意力的图像去高光算法 . 红外与激光工程, 2024, 53(3): 20230538-1-20230538-11. doi: 10.3788/IRLA20230538
    [2] 孟祥盛, 李乐堃.  数字化激光扫描成像引信低空海面背景目标识别方法 . 红外与激光工程, 2023, 52(4): 20220548-1-20220548-12. doi: 10.3788/IRLA20220548
    [3] 杨裕, 谷一英, 胡晶晶, 邓鹏程, 钱坤.  基于相位型空间光调制器的光束控制技术研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210743-1-20210743-9. doi: 10.3788/IRLA20210743
    [4] 王浩, 石志城, 宫辉, 王军, 唐绍凡.  星载斜视等距扫描成像 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210390-1-20210390-6. doi: 10.3788/IRLA20210390
    [5] 甘雨, 刘红林, 高敬敬, 宋纯元, 张栩瑜, 韩申生.  多模光纤远端光场重建的采样方案(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20220072-1-20220072-7. doi: 10.3788/IRLA20220072
    [6] 赵冬娥, 王思育, 马亚云, 张斌, 李诺伦, 李沅, 褚文博.  基于涡旋光与球面波干涉的微位移测量研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(4): 0413005-0413005-6. doi: 10.3788/IRLA202049.0413005
    [7] 郭弘扬, 杜升平, 黄永梅, 付承毓.  液晶空间光调制器过驱动方法的FPGA实现 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 722002-0722002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0722002
    [8] 王发民, 张运海, 黄维, 缪新, 郭红卫.  采用条形光栅相位图的液晶空间光调制器的标定 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 706005-0706005(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0706005
    [9] 何祖源, 刘银萍, 马麟, 杨晨, 童维军.  小芯径多模光纤拉曼分布式温度传感器 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 422002-0422002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0422002
    [10] 余涛, 郭瑜, 倪屹.  基片式多纵模拍频光纤激光位移传感器 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 322001-0322001(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0322001
    [11] 程鸿, 吕倩倩, 韦穗, 邓会龙, 高要利.  基于光强传输方程与SLM的快速相位恢复 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 722003-0722003(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0722003
    [12] 柯熙政, 薛璞.  轨道角动量叠加态的产生及其检验 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 417007-0417007(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0417007
    [13] 李衍璋, 黄长春, 张运强, 牛亚军, 宋大林, 常军.  超音速共形光学系统动态热差实时校正研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 418001-0418001(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0418001
    [14] 于洋, 王世勇, 蹇毅, 陈珺, 代具亭.  面阵探测器连续扫描成像光学系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 118002-0118002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0118002
    [15] 黄大杰, 范薇, 张攀政, 李菁辉, 唐顺兴, 郭亚晶, 李学春, 林尊琪.  光寻址空间光调制器研制进展及性能测试 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 920001-0920001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0920001
    [16] 霍娟, 李明飞, 杨然, 赵连洁, 张安宁, 莫小范.  基于单像素探测器的高灵敏度近红外成像系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 1-5. doi: 10.3788/IRLA201645.S104001
    [17] 李永倩, 孟祥腾, 安琪, 吕安强, 王跃, 王宇.  电光调制器自适应偏振控制系统设计与实现 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1854-1858.
    [18] 李枫, 耿超, 李新阳, 罗文, 邱琪.  基于SPGD算法的自适应光纤耦合器阵列技术研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 2156-2161.
    [19] 张铁, 李波, 邹焱飚.  基于条纹式激光传感器与机器人的扫描成像系统 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 53-58.
    [20] 赵丽娟, 李永倩, 徐志钮.  多模光纤布里渊散射谱及阈值理论计算 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 93-98.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  532
  • HTML全文浏览量:  47
  • PDF下载量:  122
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-08-05
  • 修回日期:  2016-09-03
  • 刊出日期:  2017-04-25

单根多模光纤数字扫描成像方法

doi: 10.3788/IRLA201746.0422002
    作者简介:

    刘国栋(1974-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事光电检测,图像处理方面的研究。Email:lgd@hit.edu.cn

    通讯作者: 刘炳国(1975-),男,副教授,硕士生导师,博士,主要从事光电测量技术机器、视觉技术方面的研究。Email:liu_bingguo@hit.edu.cn
基金项目:

国家自然科学基金(51275120)

  • 中图分类号: O436

摘要: 针对现有多模光纤数字扫描成像方法,形成扫描聚焦光斑计算量大、速度慢的问题,提出了一种基于自适应并行坐标(Adaptive Parallel Coordinate,APC)算法的单根多模光纤数字扫描成像方法,通过控制多模光纤输入端的光场,在单根多模光纤出射端实现光斑的聚焦和扫描。建立了单根多模光纤数字扫描成像数学模型;采用自适应并行坐标算法对空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)加载相位进行优化,有效缩短了扫描聚焦光斑的形成时间,提高了成像速度。实际生成3030个聚焦光斑,对50 m50 m范围的分辨率板进行扫描成像。实验证明,该方法实现了单根多模光纤对距离光纤端面60 m处平面内的目标成像,分辨率达到2.46 m。

English Abstract

参考文献 (15)

目录

    /

    返回文章
    返回