近几年，光纤成像已成为研究热点，如光纤共焦显微成像、光纤多（双)光子成像和光纤光学相干层析成像（OCT)等。在这些光纤成像系统中，光纤起到光能量传输的的作用。为实现成像，需要将光束聚焦成很小的光点，并利用机械或光学扫描器件对被测目标进行二维（或三维）扫描，再通过图像合成形成扫描的图像。单光纤成像技术利用单根多模光纤传输包含二维（或三维）图像信息的光场，包括强度分布、相位分布和光束波前等信息。单光纤成像技术不需要扫描器件，通过一次成像就可获取整个图像，因此又称为宽场显微成像。

　　从20世纪80年始，研究者们开始研究散射介质对成像系统的影响，并探讨如何消除这种影响。研究发现，通过散射介质本身也可以成像，因此研究者开始研究如何利用散射介质实现成像。如果把光纤看作一种散射介质，便可实现单光纤成像。随着数字全息技术的发展以及空间光调制器件（SLM ）和数字微镜器件（DMD）的日趋成熟，对光束波前和相位的调整更为灵活、精确。因此，单光纤成像技术研究成为新的热点。

　　光纤成像技术是在散射介质（或称为随机介质）成像的基础上发展起来的，在散射介质成像系统中，光经过强散射介质时，由于介质的随机性或不均匀性，光发生散射后在输出端形成散斑。当光经过光纤时，多模光纤中不同模式的光产生随机的相位延迟或者模间耦合导致光散射的产生，所以，单光纤成像和散射介质成像的机理既有关联，又有一定的区别。单光纤成像可以看做是散射介质成像技术的一个特例，光纤也被看做是一种特殊的散射介质。

　　经过近十年的研究和发展，单光纤成像技术在成像机理、成像质量和应用研究等方面都取得了长足的进步，这一技术为超细内窥镜技术的发展提供了新的方向，也使内窥镜在一些新的领域得到应用成为可能。

　　单光纤成像技术与内窥镜结合，实现了超细内窥。超细内窥镜在一些特殊检测环境（如耳、鼻、心、脑等）中，可实现体内无创伤检查。耳蜗在人耳内部深处，由于耳道的结构复杂，很难从耳外观察内部的结构，采用超细内窥镜，可以让内窥镜通过耳道，直接进入耳朵内部，然后对内部结构进行观察。对于的细小腔道结构（如血管、乳管和支气管等），以前无法从腔道内部进行检查，只能通过超声B超和医学CT等医学影像技术从体外进行成像，成像分辨率低，而且不能对腔道内部的生物状态进行实时观察。通过超细内窥镜，可以将光纤探头通过导管扩张器直接插入腔道，探头所在位置的图像直接显示到计算机或显示器屏幕上，医生可以直观地进行诊断和分析。

　　光纤成像技术与传统的医学显微成像系统相结合，已形成光纤OCT成像系统、光纤共焦显微成像系统、关联成像、光纤多光子成像技术以及三维成像等技术，发挥了原有显微系统的长处，可应用到更多原来仪器所无法使用的场合。

　　经过近10年的发展，单光纤成像技术在成像机理、成像质量和应用研究等方面都取得了很大的进步，为超细内窥镜技术的发展提供了新的方向，并使内窥镜在新领域的应用成为可能。近几年，衍射成像技术和计算成像技术成为新的研究热点，该领域的研究成果为单光纤成像技术提供了更多的技术支持。

　　目前，单光纤成像系统在成像速度和分辨率方面还存很多不足。在成像系统的传输矩阵测试阶段，必须采用SLM 实现相位调制，而SLM 器件的响应速度比较低，帧率只能达到几百赫兹，一些特殊的器件可以达到20 kHz，但对于像素为100pixel×100pixel的成像区域进行逐点成像，成像速率只能达到2 frame/s，在实际应用中有很大的局限性。SLM 器件的光效率较低，体积较大，不利于系统集成和结构微型化。单光纤成像系统需要预先测定光纤的传输特性(即光纤传输矩阵)，而传输矩阵会受光纤形态(如弯曲、压力和温度)的影响。如果光纤在使用过程中受到外界的扰动，那么传输矩阵会发生变化，对成像产生较大影响。

　　为了解决上述问题，科研人员从光源扫描方式、光束偏转方式和重建算法等方面开展研究。采用一个点阵光源，用电控的方法扫描不同方向的光束。与现有的振镜扫描系统相比，该方法结构紧凑，扫描速度快，可以实现系统集成。利用声光偏转器件可实现光束偏转，并结合波导器件实现多模光纤成像。对于单光纤成像系统，尽管实际测量时只需拍摄一次图像，但在传输矩阵的构建、相位场的计算以及图像重建过程中，计算量大、计算时间长，因此新的算法也在不断被研究。

　　目前单光纤成像技术水平与实际应用需求之间还有较大距离，但成像方法和关键部件技术的快速进步为将来实现小型化、全固态和算法嵌入提供了有力支持。返回搜狐，查看更多