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  • 玻璃纖維激光掃描儀,只有頭發的厚度
  • 發布時間:2021-09-27
  • 這種激光掃描儀的光學元件比鑰匙孔小 100 倍。然而,它承諾在幾秒鐘內進行高分辨率的 3D 錄制。

    由格拉斯哥大學的邁爾斯·帕吉特 (Miles Padget) 領導的一個小組開發了一種激光掃描儀,類似于激光雷達,可提供環境的 3D 圖像,但讓其信號通過極細的玻璃纖維傳輸。這種內窺鏡,即使通過最微小的開口也可以拍攝。

    Padget 和團隊在尚未審查的預印本服務器 arXiv 上的出版物中描述了他們的開發細節。該系統的基本思想是通過一根玻璃纖維發送激光脈沖,并用另一根玻璃纖維吸收其反射。脈沖傳輸與其反射回波之間的時間長度可以以毫米顯示拍攝物體的距離。該系統仍然可以在兩米半的距離內拍照。

    該技術之所以有效,是因為科學家們可以非常精確地調制激光脈沖。它們的波前的形狀使得它們只聚焦在一個可自由選擇的點上。在最初的測試中,他們成功地每秒掃描了 23,000 個點并測量了它們的距離。然后在計算機上創建一個 3D 圖像。

    這項努力的最大問題是,40 厘米長的玻璃纖維會在途中干擾激光脈沖,從而使之前巧妙的尖端調制到達無法使用的狀態。到目前為止,這個困難只得到了部分解決。Padget 和團隊通過首先校準系統來解決這個問題:他們確定給定信號通過光纖后會變成什么,然后反向計算干擾。在實際測量過程中,激光脈沖會提前進行整形,只有干擾才會將其扭曲為所需信號。

    此過程的缺點是在此校準后不得再移動光纖。因此,您仍然需要在實際曝光之前不久才能接觸到它的尖端,這與可以通過小孔進行掃描的想法不符,否則您無法通過這些小孔進行掃描。然而,正如科學家們在他們的論文中所寫的那樣,有理由希望將來能夠實時測量光纖引起的干擾,并且只能訪問后端。即使使用不斷彎曲的內窺鏡,也可以進行必要的矯正。

    另一個問題是第二根玻璃纖維的小型化,因為它必須收集盡可能多的反射光,所以它暫時比發射激光脈沖的那根要粗很多。在格拉斯哥小組的原型中,它的直徑為 500 微米或半毫米。結果,整個光學器件的尺寸加起來達到了 600 微米——遠比人的頭發還粗。但研究人員寫道,這里也有可以想象的替代方案。人們可以使用一種光纖,在其纖芯中發射激光脈沖并在其包層中捕獲光回波。就空間要求而言,這是最有效的解決方案。

    (文章來源:星科技趣聞)





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