多芯光纖（MCF）在通信領域、光纖激光器和醫用內窺鏡等領域開始越來越受到關注。基于多芯光纖的光學成像技術，它利用纖維束（每個纖維像一個離散的像素形成最終的像素圖像），以一種微創的方式用于人體內部的研究。最近，基于多芯光纖的大功率激光放大器和下一代無透鏡成像技術用于人體內的癌癥診斷的技術已經越來越成為研究熱點，這就需要測量和控制多芯光纖發出光的空間分布及其實時的偏振態情況。這使得一種真正的一次性的、低成本的和精確的內鏡探頭的生產和制造成為可能。

如今，位于法國的埃克斯馬賽大學和里爾大學的研究人員，與來自紐約的羅徹斯特大學的科學技術共同合作研究，已經提出一種新的技術。

所提出的方法是快速，簡單，價格低廉，能夠同時測量實時通過大量纖芯的光的偏振態。不同于現有的技術的需要多個步驟或大型實驗的復雜性，這種技術通過一個簡單的光學窗口進行測量，技術上稱為應力工程光學元件（SEO），它能夠編碼的光的偏振狀態進入每個的纖芯圖像的空間形狀中。

該技術為人們能夠控制多芯光纖的光的偏振狀態鋪平了道路，有可能實現臨床的結構和分子成像。研究人員將在美國時間的10月17日到21日的光學前沿/激光科學會議上描述他們的研究成果。

“這是一個強大而簡單的技術，在有限的相機速度限制下進行研究光纖內光的偏振態的演化，”MiguelAlonso說，他是羅切斯特大學的光學副教授，并且是該研究的主要研究員。“在研究中，以我們所知，這種技術第一次提供了在多芯光纖束中超過100個獨立纖芯的光傳播偏振態的最快的測量。同時，這種方法使我們能夠描述偏振態是如何被光纖多影響的，尤其是當纖維被扭曲或纏繞時。我們發現，光線中光的偏振狀態令人驚訝的可以被很明顯地操縱。”

能夠同時測量多個光纖源的光偏振態，開啟了在許多應用中通過控制偏振態創造反饋回路的可能性。例如，高功率的激光放大器和那些依賴于融合多個相同性質激光束產生高密度局部化光束的無透鏡成像。偏振是實現高強度激光束控制的關鍵特性之一。此外，在光學成像的應用中，基于多芯光纖的內窺鏡在使用中必須彎曲和移動。對每個光纖的光偏振態的實時監測將使科學家能夠控制并精確光纖激光束，以實現高分辨率圖像。

“在我們的實驗中的關鍵概念是，光的偏振狀態可以轉化成空間形狀上的每個單獨的光纖的圖像，”Alonso解釋說。中央轉換裝置是應力工程光學元件（SEO），這是一個具有非常不同偏振特性的圓柱玻璃窗。

在實驗中，一個應力光學元件和圓極化器類似于3D電影的濾光片，放置在光纖和相機之間，也在鏡頭光纖成像前。應力光學元件對來自每個光纖的激光束對應一個特定的空間形狀（稱為一個點擴散函數）進行編碼，這是觀察和記錄在相機上的偏振狀態。隨著獨特的空間形狀，研究人員可以推出在每個光纖中的激光束的原始的偏振狀態。

在這項研究中，研究人員將這兩種技術應用于兩種類型的多芯光纖：保偏多芯光纖和由475個光纖芯組成的傳統光纖束。

“光通過光纖芯傳播，一個偏振保持多芯光纖保持特定的偏振，這跟像是作為一個控制實驗。475芯光纖代表一個未知的偏振狀態的情況，”Alonso說。研究人員展示了單次極化技術在表征兩種不同類型的多芯光纖的能力。

“該技術的主要優點是它的簡單性和效率，”Alonso指出。“此外，它只需要相對便宜的和靜態的組件，可以很容易地集成到任何成像系統。”

研究人員的下一步是將實時測量擴展到偏振態的控制，這將實現在納米級的光物質相互作用的測量和相干控制中的應用。