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2024-01-29 21:15:03
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図 1. 7 コア光ファイバーの内部測定用のベッセル構造光ベースの光路 クレジット: Liuwei Zhan、Runze Zhu、Hongwei Tong、Haogong Feng、Kanghu Zhou、および Fei Xu
光ファイバーは、現代の高速大容量通信の基本キャリアとして、世界の相互接続の鍵です。 ここ数十年間の通信産業の急速な発展に伴い、通常のシングルモード光ファイバでは、さまざまな産業用途の特殊なニーズを満たすことができなくなり、偏波保持ファイバ、マルチモード光ファイバなど、複雑な内部構造を備えた一連の光ファイバが登場しました。民生・軍事分野で誕生したコアファイバーやフォトニッククリスタルファイバーなどの特殊光ファイバーは欠かせないものとなっています。
特殊繊維の種類とその複雑さ 内部構造 製造モニタリング、ファイバー接続、マイクロナノ処理はある程度制限されています。 端面検査、デジタルホログラフィック、光トモグラフィー、レンズ効果追跡による偏光観察、ガウス散乱イメージングなどの既存の方法には、現在のニーズを満たさない特有の問題があります。
新しい論文で 出版された 中国の南京大学工学応用科学部および先端微細構造共同イノベーションセンターのFei Xu教授率いる科学者チーム「in Light: Advanced Manufacturing」とその同僚らは、ベッセルビーム（構造光）を照明光源として使用し、7芯ファイバ側から伝送してイメージングを行います（図1参照）。
従来の方法に対するベッセルビーム照明の利点は、デジタル相関法によって検証されると同時に、深層学習法と組み合わせて、7コアの内部構造の高精度測定が行われます。 光ファイバ 実現される。
図 2. 複数の回転角度を使用したシングルコア ファイバーのシミュレーション クレジット: Liuwei Zhan、Runze Zhu、Hongwei Tong、Haogong Feng、Kanghu Zhou、および Fei Xu
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図 2. 複数の回転角度を使用したシングルコア ファイバーのシミュレーション クレジット: Liuwei Zhan、Runze Zhu、Hongwei Tong、Haogong Feng、Kanghu Zhou、および Fei Xu
シミュレーション研究によると、非回折構造光としてのベッセル ビームの自己修復特性により、散乱媒体内で長い焦点深度が得られ、その結果、ベッセル ビームの散乱が少なく、より鮮明なファイバー コア パターンが得られ、画像コントラストが高くなります。ベースの照明イメージング。 さらに、ベッセル ビームは、屈折率が変化する内部の透明媒体を使用して軸外の物体を透過するときに独特の効果をもたらします (図 2 を参照)。これにより、曲げ曲率が異なる 2 つの屈折経路が生成されます。
上記の 2 つの特徴に基づいて、ガウス ビーム照明と比較して、ベッセル ビーム照明からの画像では、異なる回転角度で特殊ファイバーをイメージングするときに、より多くのファイバー コアが確認できます (図 3 を参照)。 デジタル相関法によって検証されたように、ベッセルビームに基づく画像変化はガウスビームに比べてはるかに速く、測定精度が高い。
図 3. 複数の回転角度を備えた 7 コア ファイバーのシミュレーション クレジット: Liuwei Zhan、Runze Zhu、Hongwei Tong、Haogong Feng、Kanghu Zhou、および Fei Xu
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図 3. 複数の回転角度を備えた 7 コア ファイバーのシミュレーション クレジット: Liuwei Zhan、Runze Zhu、Hongwei Tong、Haogong Feng、Kanghu Zhou、および Fei Xu
この論文では、深層学習を使用することで測定の精度をさらに向上させました。 深層学習モデルはキャプチャされた画像を処理し、予測されたファイバー回転角度を直接出力します。 さらに、研究者らは、トレーニングデータベースの構築に使用されたファイバーとは異なるファイバーの画像も収集し、それらをトレーニング済みの深層学習モデルに入力しました。その予測結果も良好な精度と精度を達成しており、 ディープラーニング この方法は、実際のアプリケーションにおいて強力な一般化能力と優れた堅牢性を備えています。
結果は、ベッセルが ビームベースのアプローチは、マルチコア ファイバおよびフォトニック結晶ファイバのコア分布の正確かつ非破壊測定のためのアプリケーションを開発するための大きな可能性を秘めています。
詳しくは：
Liuwei Zhan 他、ベッセルビームベースの 7 コアファイバー内部コア分布の側面測定、Light: Advanced Manufacturing (2023)。 DOI: 10.37188/lam.2024.002
#ベッセルビームによる7コアファイバ内部コア分布の側面測定