常见的光纤传像束种类及应用

1.  常规光纤传像束

      常规光纤传像束是医疗和工业内窥镜系统的核 心元件， 也可以用于光纤传感领域。 医疗内窥镜所 需要的光纤传像束的端面直径较小 (像元在二三万 以下）、 数值孔径较大 （一般为 0.8）、 且要求传像束 本身极为柔软， 这样才能通过曲折的肠道进入人的 身体内部来探测肠、 胃、 肺、 膀胱等器官的病 变。 用这种传像束的内窥镜还可以在工业上用于检查锅 炉管道、 翻砂件、 炉体内部、 飞机和汽车的气 缸、 齿轮箱、 燃料箱的内部； 也可以用来观察放射性污染的危险场所等。 因此， 这种传像束在医疗、 工业 领域的应用相当普 遍。 图 5 为常规光纤传像束[11]， 长 度： 700 mm，单 丝 直 径：3 mm，像 元：5 100，分 辨 率：44 lp/mm，直径：1.0 mm，弯曲半径：≥2 cm。 图 6 为工业内窥镜局部照片。

2. 多通路结构传像束

      当需要把不同方向、 不同区域的图像集成到一 幅画面上时，单通路传像技术是无法实现的， 而利用一端多路拾像， 另一端把多路图像集成一幅画面 的柔性多通路光纤传像技术可以实现，而且可以实现 n 个小图像合为1个大图像。柔性多通路光纤传像束应用在多点扫描技术领域。 而且，在某些特殊场合可以取代目前国内尚无法解决的大阵面 CCD。 图7 为多通路结构光纤传像束。

3. 大信息量光纤传像束

      具有数十万像元、截面积达数十平方毫米以上的光纤传像束通常称之为大截面光纤传像束。 20 世纪90年代，具有传输图像信息量大、截面大、图像清晰、可与电视摄像系统耦接的大信息量光纤传像束研制成功。 美、 法等国将其应用于对宇宙火箭发动机的工作状态的监控、 直升机上的光纤目视监视系统和检查导弹射手瞄准效果的光纤观察系统等方面。 除此之外，它还可以作为光纤望远系统的中继传像器件。 图 8 为大信息量光纤传像束， 图 9 为它在望远系统中的应用。

4. As-Se-Te 玻璃红外光纤传像束

      As-Se-Te 玻璃红外光纤传像束与普通的光纤传 像束的区别主要是光纤材料不同， 它是将 As、 Se、 Te 原料按一定的比例拉制成光纤丝， 然后相关集束 而成， 用来传输 2～12 mm 波段的红外光信息。 据报道， 将红外光纤制成传像束与红外热像探测器连接， 可用于探测强磁场、 危险环境、 狭窄空间或小孔内 物体的热分布， 特别适合于探测和传输三维活动的 陀螺焦平面上的图像信息， 在红外仿真、 热气流风 洞试验等方面具有重要应用。

5. 线面转换传像束

      线面转换传像束是指传像束中有一端传像截面为线型， 另一端可以为通常意义的矩形、 正方形或 圆形等。 将光纤传像束一端排列成直线形状， 另一端排列成圆形， 即所谓的圆直转换器。 将圆直转换器用于传真机时，可将电报、报纸、相片各种单据 按平面方式直接传送。如图 10 所示的线面转换传像 束还可以作为扫描传输元件用于复印机或激光打印机。

6. 光纤传像束在其它领域的应用

      1998 年，日本国立天文台将光纤传像束作为光 谱仪中的光瞳分割器来转换光束形状和聚焦比率，将望远镜在焦平面所成的像传输到光谱仪的入射狭缝， 从而大大提高了光谱仪的信息处理能力和分辨率， 如图 11 所示。 2004 年，宾夕法尼亚州立大学 和美国空间科学研究中心联合报道了将光纤阵列作为与陆地行星探测器 （TPF） 中透镜阵列耦合的器件，来更好地消除 TPF 中的望远系统和干涉仪由于对准不理想而产生的光线泄漏。