光纤作为现代高速、大容量通信的基础载体，是世界互联的关键。随着近几十年来通信行业的快速发展，普通的单模光纤已经不能满足各种工业应用的特殊需求，因此出现了一系列内部结构复杂的光纤，如保偏光纤、多模光纤等。芯光纤和光子晶体光纤等特种光纤应运而生，在民用和军用领域中都不可或缺。

这些特种光纤的多样性及其复杂的内部结构在一定程度上限制了其制造监控、光纤熔接和微纳加工。现有的端视检测、数字全息、光学断层扫描、透镜效应追踪偏振观察、高斯散射成像等方法存在一些具体问题，无法满足当前的需求。

在《光：先进制造》杂志上发表的一篇新论文中，由中国南京大学工程与应用科学学院和先进微结构协同创新中心的徐飞教授领导的科学家团队和同事开发了一种方法采用贝塞尔光束(结构光)作为照明光源，从七芯光纤侧面传输进行成像(如图1所示)。

通过数字相关法验证了贝塞尔光束照明相对于传统方法的优势，同时结合深度学习方法，实现了七芯光纤内部结构的高精度测量。

仿真研究表明，贝塞尔光束作为一种非衍射结构光，其自愈特性可以在散射介质中提供较长的焦深，从而使贝塞尔光束的散射更少、纤芯图案更清晰、图像对比度更高基于照明成像。此外，贝塞尔光束在传输具有不同折射率的内部透明介质的离轴物体时提供了独特的效果(如图2所示)，从而产生两条具有不同弯曲曲率的折射路径。

基于以上两个特点，与高斯光束照明相比，贝塞尔光束照明在对不同旋转角度的特种光纤进行成像时，可以看到更多的纤芯(如图3所示)。经数字相关法验证，基于贝塞尔光束的图像变化比高斯光束快得多，且测量精度更高。

本文通过深度学习进一步提高了测量的精度。深度学习模型处理捕获的图像并直接输出预测的纤维旋转角度。此外，研究人员还收集了与建立训练数据库时使用的纤维不同的纤维图像，并将其输入到训练好的深度学习模型中，其预测结果也取得了良好的精度和准确性，表明深度学习方法在实际应用中具有很强的泛化能力和良好的鲁棒性。

结果表明，基于贝塞尔光束的方法在开发多芯光纤和光子晶体光纤中纤芯分布的精确无损测量应用方面具有巨大潜力。

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