本發(fā)明屬于光纖探入式成像領(lǐng)域，特別涉及一種多芯光纖的探入式成像方法及探入式成像裝置。

背景技術(shù)：

1、探入式成像在醫(yī)學(xué)、勘探勘測、工業(yè)檢測和科研等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。而基于光纖的探入式成像裝置憑借其直徑小和可彎曲的特點在狹小空間和復(fù)雜環(huán)境下的照明成像有著不可替代的作用。不同于現(xiàn)有技術(shù)上將光纖與聚焦透鏡或反射鏡等光學(xué)部件進(jìn)行安裝或粘合的光纖探入成像裝置，直接在傳輸光纖上制備光學(xué)聚焦和反射部件以同時支持導(dǎo)光、照明、反射和圖像收集的光纖探入式成像裝置不僅具有更加緊湊的結(jié)構(gòu)，而且可以有效降低裝置的制備難度。

2、在優(yōu)化結(jié)構(gòu)的同時，作為成像裝置更需要兼?zhèn)渌鶄鬏攬D像的分辨率。然而，現(xiàn)有技術(shù)的光纖探入式成像裝置通常是基于單芯光纖，單個光纖纖芯僅提供一個像素點，因此難以保證高分辨率的成像效果。對于一些要求精準(zhǔn)操作的環(huán)境或者復(fù)雜的環(huán)境，這類光纖探入式成像裝置無法提供清晰的傳輸圖像從而滿足實際應(yīng)用的需求，嚴(yán)重制約該類成像裝置的應(yīng)用場景，大大提高了操作難度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種多芯光纖的探入式成像方法及探入式成像裝置，本發(fā)明采用多芯光纖的探入式成像裝置，通過在多芯光纖端面直接制備光學(xué)聚焦和反射部件，實現(xiàn)多芯光纖自身直接對信號進(jìn)行聚焦、反射和傳輸，保證整體裝置的結(jié)構(gòu)緊湊性和制作簡易性；由于多芯光纖具備更多的纖芯數(shù)量，因此多芯光纖的使用可以有效增加成像的像素點，顯著提高傳輸圖像的分辨率。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、一種多芯光纖的探入式成像方法，采用了一種多芯光纖的探入式成像裝置，所述的多芯光纖的探入式成像裝置包括多芯光纖包層、多芯光纖纖芯、光纖端面球體和反射面，多芯光纖包層包覆在多芯光纖纖芯外部，光纖端面球體位于多芯光纖端部，光纖端面球體是通過加熱熔化多芯光纖一端直接形成，多芯光纖包括多芯光纖包層和多芯光纖纖芯；所述反射面是通過研磨光纖端面球體而形成的斜面；

4、包括以下步驟：

5、s1、利用電弧熔接機在多芯光纖端面處制備出光纖端面球體；

6、s2、通過光纖研磨機對所述光纖端面球體進(jìn)行研磨，直至所述光纖端面球體研磨出傾斜的反射面；

7、s3、多芯光纖纖芯傳輸照明光束至光纖端面球體內(nèi)，照明光束被光纖端面球體上的反射面反射至光纖端面球體的曲面，光纖端面球體的曲面將照明光束進(jìn)行聚焦照亮觀察區(qū)域；

8、s4、觀察區(qū)域反射回的成像光束經(jīng)光纖端面球體的曲面聚焦收集，收集的成像光束經(jīng)過反射面反射，反射的成像光束傳送至多芯光纖纖芯進(jìn)行傳輸；

9、s5、反射面用于將照明光束反射至光纖端面球體曲面進(jìn)行聚焦并將光纖端面球體收集的成像光束反射回多芯光纖纖芯用作最終成像。

10、優(yōu)選地，步驟s1中，將多芯光纖的一端通過商用光纖切割刀進(jìn)行切割，保證多芯光纖端面切割平整完好；通過無水乙醇對上述光纖端面進(jìn)行擦拭保證光纖端面干凈清潔；

11、優(yōu)選地，處理后的光纖端面放入電弧熔接機的電極加熱端，將電弧放電系統(tǒng)的電弧溫度設(shè)置成3000℃，該溫度足以使多芯光纖熔化；多芯光纖在熔化過程中由于表面張力的作用會使多芯光纖在放電處形成光纖端面的球體。

12、優(yōu)選地，為了克服光纖端面球體融制過程中重力帶來的以影響從而形狀規(guī)整的球體，在只用電弧熔接機制作光纖端面球體的過程中需要對多芯光纖進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；

13、優(yōu)選地，步驟s2中，將所述光纖端面球體固定至光纖光纖研磨機的研磨盤，研磨盤與研磨紙成45°角；

14、優(yōu)選地，設(shè)置光纖研磨機研磨盤的轉(zhuǎn)速為150rpm，并利用8000目、2000目、1200目和600目研磨紙對光纖端面球體進(jìn)行逐步研磨，直至形成45°平整光滑面。

15、優(yōu)選地，通過8000目研磨紙對光纖端面球體進(jìn)行第一步粗磨，直至把球體研磨出45°面；所述45°面通過2000目、1200目和600目研磨紙進(jìn)一步進(jìn)行拋光處理，直至45°面研磨透亮。

16、優(yōu)選地，為了增加反射面的反射率，可以在反射面上鍍制寬波段高反膜，包括介質(zhì)膜和金屬膜。

17、一種多芯光纖的探入式成像裝置，包括多芯光纖包層、多芯光纖纖芯、光纖端面球體和反射面，多芯光纖包層包覆在多芯光纖纖芯外部，光纖端面球體位于多芯光纖端部，光纖端面球體是通過加熱熔化多芯光纖一端直接形成，多芯光纖包括多芯光纖包層和多芯光纖纖芯；所述反射面是通過研磨光纖端面球體而形成的斜面。

18、優(yōu)選地，反射面為45°斜面。

19、優(yōu)選地，多芯光纖為7芯光纖，纖芯數(shù)量為7個，光纖的包層直徑為125μm。

20、本發(fā)明可達(dá)到以下有益效果：

21、本發(fā)明利用多芯光纖直接在光纖端面熔化制備成球體，可以有效對光信號進(jìn)行聚焦收集。通過對多芯光纖端面球體進(jìn)行45°研磨可以在光纖端面球體上直接制備反射面，將收集的光信號反射回多芯光纖的纖芯進(jìn)行傳輸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明簡化了光纖探入式成像裝置的結(jié)構(gòu)，通過直接在多芯光纖端面直接研磨出聚焦球面和反射面，無需與其他光學(xué)部件進(jìn)行粘合或安裝，使得成像裝置更具緊湊性。所使用的多芯光纖相比傳單芯光纖可以獲得更多像素點，大大提高傳輸圖像的分辨率，打破基于單芯光纖進(jìn)行成像的固有缺陷。

技術(shù)特征：

1.一種多芯光纖的探入式成像方法，其特征在于：采用了一種多芯光纖的探入式成像裝置，所述的多芯光纖的探入式成像裝置包括多芯光纖包層（1）、多芯光纖纖芯（2）、光纖端面球體（3）和反射面（4），多芯光纖包層（1）包覆在多芯光纖纖芯（2）外部，光纖端面球體（3）位于多芯光纖端部，光纖端面球體（3）是通過加熱熔化多芯光纖一端直接形成，多芯光纖包括多芯光纖包層（1）和多芯光纖纖芯（2）；所述反射面（4）是通過研磨光纖端面球體（3）而形成的斜面；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多芯光纖的探入式成像方法，其特征在于：步驟s1中，將多芯光纖的一端通過商用光纖切割刀進(jìn)行切割，保證多芯光纖端面切割平整完好；通過無水乙醇對上述光纖端面進(jìn)行擦拭保證光纖端面干凈清潔。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多芯光纖的探入式成像方法，其特征在于：處理后的光纖端面放入電弧熔接機的電極加熱端，將電弧放電系統(tǒng)的電弧溫度設(shè)置成3000℃，該溫度足以使多芯光纖熔化；多芯光纖在熔化過程中由于表面張力的作用會使多芯光纖在放電處形成光纖端面的球體。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多芯光纖的探入式成像方法，其特征在于：為了克服光纖端面球體融制過程中重力帶來的以影響從而形狀規(guī)整的球體，在只用電弧熔接機制作光纖端面球體的過程中需要對多芯光纖進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多芯光纖的探入式成像方法，其特征在于：步驟s2中，將所述光纖端面球體（3）固定至光纖光纖研磨機的研磨盤，研磨盤與研磨紙成45°角。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多芯光纖的探入式成像方法，其特征在于：設(shè)置光纖研磨機研磨盤的轉(zhuǎn)速為150rpm，并利用8000目、2000目、1200目和600目研磨紙對光纖端面球體（3）進(jìn)行逐步研磨，直至形成45°平整光滑面。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多芯光纖的探入式成像方法，其特征在于：通過8000目研磨紙對光纖端面球體（3）進(jìn)行第一步粗磨，直至把球體研磨出45°面；所述45°面通過2000目、1200目和600目研磨紙進(jìn)一步進(jìn)行拋光處理，直至45°面研磨透亮。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種多芯光纖的探入式成像方法，其特征在于：為了增加反射面（4）的反射率，在反射面（4）上鍍制寬波段高反膜，寬波段高反膜包括介質(zhì)膜和金屬膜。

9.一種多芯光纖的探入式成像裝置，其特征在于：包括多芯光纖包層（1）、多芯光纖纖芯（2）、光纖端面球體（3）和反射面（4），多芯光纖包層（1）包覆在多芯光纖纖芯（2）外部，光纖端面球體（3）位于多芯光纖端部，光纖端面球體（3）是通過加熱熔化多芯光纖一端直接形成，多芯光纖包括多芯光纖包層（1）和多芯光纖纖芯（2）；所述反射面（4）是通過研磨光纖端面球體（3）而形成的斜面。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多芯光纖的探入式成像裝置，其特征在于：反射面（4）為45°斜面。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多芯光纖的探入式成像裝置，其特征在于：多芯光纖為7芯光纖，纖芯數(shù)量為7個，光纖的包層直徑為125μm。

技術(shù)總結(jié)
一種多芯光纖的探入式成像方法及探入式成像裝置，采用了一種多芯光纖的探入式成像裝置，所述的多芯光纖的探入式成像裝置包括多芯光纖包層、多芯光纖纖芯、光纖端面球體和反射面，多芯光纖包層包覆在多芯光纖纖芯外部，光纖端面球體位于多芯光纖端部，光纖端面球體是通過加熱熔化多芯光纖一端直接形成，多芯光纖包括多芯光纖包層和多芯光纖纖芯；所述反射面是通過研磨光纖端面球體而形成的斜面；采用多芯光纖的探入式成像裝置，通過在多芯光纖端面直接制備光學(xué)聚焦和反射部件，實現(xiàn)多芯光纖自身直接對信號進(jìn)行聚焦、反射和傳輸，保證整體裝置的結(jié)構(gòu)緊湊性和制作簡易性；多芯光纖可以獲得觀察面更多的像素點，提升成像圖像的分辨率。

技術(shù)研發(fā)人員：廉正剛,阮秋君,皮亞斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢長盈通光電技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6