无扫描无透镜柔性光学内窥成像的纤芯误差影响

作     者：杨浩然 崔钟明 武壮 宋子奇 吴谨 

作者机构：中国科学院空天信息创新研究院—激光工程技术研究中心 中国科学院大学电子电气与通信工程学院 

出 版 物：《光学与光电技术》 (Optics & Optoelectronic Technology)

年 卷 期：2024年

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(62071452) 

主　　题：柔性光学内窥成像 相干光纤束 传输模式 纤芯长度误差 维纳滤波 

摘      要：研究基于相干光纤束（CFB）的无扫描无透镜柔性光学内窥相位成像技术中纤芯误差对成像的影响。针对CFB的传输模式和纤芯长度误差，利用波动光学理论建立了基于CFB的无扫描无透镜柔性光学内窥2D相位成像的理论模型，数学仿真了不同传输模式或纤芯长度误差对成像的影响。结果表明：单模传输和多模传输下的成像分辨率不同，多模传输下具有超衍射极限分辨率的现象。纤芯长度误差对成像影响严重，纤芯长度误差较大时无法成像，纤芯长度误差较小时，成像信噪比降低。对小纤芯长度误差影响的低信噪比模糊图像，可采用维纳滤波，几次迭代后，图像的信噪比均能提升5dB以上，图像的归一化均方根误差均小于0.5，有效改善了图像质量。因此，在基于CFB的无扫描无透镜柔性光学内窥相位成像系统中，为了实现成像，需要采用单模CFB或在多模CFB中抑制多模实现单模运转。