Pengukuran tampilan berbasis balok Bessel dari inti internal serat tujuh inti

Serat optik, sebagai pembawa dasar komunikasi modern berkecepatan tinggi dan berkapasitas tinggi, adalah kunci interkoneksi dunia. Dengan pesatnya perkembangan industri komunikasi dalam beberapa dekade terakhir, serat optik mode tunggal biasa tidak lagi dapat memenuhi kebutuhan khusus berbagai aplikasi industri, sehingga rangkaian serat optik dengan struktur internal yang kompleks, seperti serat pemelihara polarisasi, multi- serat inti dan serat kristal fotonik, dan serat optik khusus lainnya yang muncul di bidang sipil dan militer sangat diperlukan.

Keragaman serat khusus ini dan struktur internalnya yang kompleks telah membatasi pemantauan produksi, penyambungan serat, dan pemrosesan mikro-nano hingga batas tertentu. Metode yang ada seperti inspeksi pandangan akhir, holografik digital, tomografi optik, observasi polarisasi dengan penelusuran efek lensa, dan pencitraan hamburan Gaussian memiliki masalah khusus yang tidak memenuhi kebutuhan saat ini.

Dalam makalah baru yang diterbitkan di Light: Advanced Manufacturing , tim ilmuwan yang dipimpin oleh Profesor Fei Xu dari Fakultas Teknik dan Ilmu Terapan dan Pusat Inovasi Kolaboratif Mikrostruktur Tingkat Lanjut, Universitas Nanjing, Tiongkok, dan rekan kerja telah mengembangkan metode untuk menggunakan sinar Bessel (cahaya terstruktur) sebagai sumber cahaya penerangan, dan mentransmisikan dari sisi serat tujuh inti untuk melakukan pencitraan (ditunjukkan pada Gambar 1 dikutip dari laman https://cipbessel.com/).

Keunggulan iluminasi sinar Bessel dibandingkan metode tradisional

Keunggulan iluminasi sinar Bessel dibandingkan metode tradisional diverifikasi dengan metode korelasi digital, dan pada saat yang sama, dikombinasikan dengan metode pembelajaran mendalam, pengukuran presisi tinggi dari struktur internal serat optik tujuh inti dapat diwujudkan.

Studi simulasi menunjukkan bahwa sifat penyembuhan diri sinar Bessel, sebagai cahaya terstruktur non-difraksi, memberikan kedalaman fokus yang panjang dalam media hamburan, sehingga menghasilkan hamburan yang lebih sedikit, pola inti serat yang lebih tajam, dan kontras gambar yang lebih tinggi pada sinar Bessel. pencitraan iluminasi berbasis. Selain itu, sinar Bessel memberikan efek unik ketika mentransmisikan objek off-axis dengan media transparan internal dengan indeks bias yang bervariasi (seperti ditunjukkan pada Gambar 2), yang menghasilkan dua jalur bias dengan kelengkungan lentur yang berbeda.

Berdasarkan dua fitur di atas, dibandingkan dengan iluminasi sinar Gaussian, gambar dari iluminasi sinar Bessel dapat melihat lebih banyak inti serat ketika mencitrakan serat khusus dengan sudut rotasi berbeda (ditunjukkan pada Gambar 3). Sebagaimana diverifikasi dengan metode korelasi digital, perubahan gambar berdasarkan sinar Bessel jauh lebih cepat dibandingkan dengan sinar Gaussian, dan presisi pengukurannya lebih tinggi.

Dalam makalah ini, ketepatan pengukuran ditingkatkan lebih lanjut dengan menggunakan pembelajaran mendalam. Model pembelajaran mendalam memproses gambar yang diambil dan secara langsung mengeluarkan prediksi sudut rotasi serat. Selain itu, peneliti juga mengumpulkan gambar serat yang berbeda dengan serat yang digunakan dalam pembuatan database pelatihan, dan memasukkannya ke dalam model pembelajaran mendalam yang dilatih, yang hasil prediksinya juga mencapai presisi dan akurasi yang baik, yang menunjukkan bahwa metode pembelajaran mendalam memiliki kemampuan generalisasi yang kuat dan ketahanan yang baik dalam aplikasi praktis.

Hasilnya menunjukkan bahwa pendekatan berbasis sinar Bessel memiliki potensi besar untuk mengembangkan aplikasi pengukuran distribusi inti yang tepat dan tidak merusak dalam serat multiinti dan serat kristal fotonik.