使用Janus元纤维实现的全彩3D可视化

《Nature Communications》：Full-color 3D visualization with Janus metafiber

　　

摘要

由于光纤内窥成像系统的灵活性和兼容性，它在极端环境下具备高精度的成像能力。光纤束天然适合收集二维强度信息，但直接获取深度或角度信息较为困难。因此，通常需要大量复杂的光学组件来实现双重功能的成像。在这项工作中，我们提出了一种集成了超表面技术的单次往返成像系统，即所谓的Janus超光纤系统。通过同一光路的正向和反向切换，我们同时实现了可见光范围内的被动二维成像和主动三维深度感知。实验表明，该系统得益于单波长阵列扫描与多色照明之间的时分采集技术，具有较高的成像保真度和抗噪能力。特别是在插值优化的三维深度成像中，系统实现了60°的视场角（FOV）和小于2°的发散角。此外，结合双模数据，该系统还展示了增强的宽带深度分辨合成成像和边缘检测能力。我们的工作为实时生物医学诊断、激光雷达（LiDAR）和工业检测等领域提供了潜在的应用前景。