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  • 玻璃纤维激光扫描仪,只有头发的厚度
  • 发布时间:2021-09-27
  • 这种激光扫描仪的光学元件比钥匙孔小 100 倍。然而,它承诺在几秒钟内进行高分辨率的 3D 录制。

    由格拉斯哥大学的迈尔斯·帕吉特 (Miles Padget) 领导的一个小组开发了一种激光扫描仪,类似于激光雷达,可提供环境的 3D 图像,但让其信号通过极细的玻璃纤维传输。这种内窥镜,即使通过最微小的开口也可以拍摄。

    Padget 和团队在尚未审查的预印本服务器 arXiv 上的出版物中描述了他们的开发细节。该系统的基本思想是通过一根玻璃纤维发送激光脉冲,并用另一根玻璃纤维吸收其反射。脉冲传输与其反射回波之间的时间长度可以以毫米显示拍摄物体的距离。该系统仍然可以在两米半的距离内拍照。

    该技术之所以有效,是因为科学家们可以非常精确地调制激光脉冲。它们的波前的形状使得它们只聚焦在一个可自由选择的点上。在最初的测试中,他们成功地每秒扫描了 23,000 个点并测量了它们的距离。然后在计算机上创建一个 3D 图像。

    这项努力的最大问题是,40 厘米长的玻璃纤维会在途中干扰激光脉冲,从而使之前巧妙的尖端调制到达无法使用的状态。到目前为止,这个困难只得到了部分解决。Padget 和团队通过首先校准系统来解决这个问题:他们确定给定信号通过光纤后会变成什么,然后反向计算干扰。在实际测量过程中,激光脉冲会提前进行整形,只有干扰才会将其扭曲为所需信号。

    此过程的缺点是在此校准后不得再移动光纤。因此,您仍然需要在实际曝光之前不久才能接触到它的尖端,这与可以通过小孔进行扫描的想法不符,否则您无法通过这些小孔进行扫描。然而,正如科学家们在他们的论文中所写的那样,有理由希望将来能够实时测量光纤引起的干扰,并且只能访问后端。即使使用不断弯曲的内窥镜,也可以进行必要的矫正。

    另一个问题是第二根玻璃纤维的小型化,因为它必须收集尽可能多的反射光,所以它暂时比发射激光脉冲的那根要粗很多。在格拉斯哥小组的原型中,它的直径为 500 微米或半毫米。结果,整个光学器件的尺寸加起来达到了 600 微米——远比人的头发还粗。但研究人员写道,这里也有可以想象的替代方案。人们可以使用一种光纤,在其纤芯中发射激光脉冲并在其包层中捕获光回波。就空间要求而言,这是最有效的解决方案。

    (文章来源:星科技趣闻)





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