Hlavní stránka > Zobrazování optickými vlákny

Zobrazování optickými vlákny

Banner -

Zobrazování optickými vlákny je neobyčejně zajímavá část velikého vědeckého oboru, kterému se říká optika. Optické vlákno je v podstatě velice dlouhý skleněný válec uvnitř ochranného pouzdra, například z jiného skla s jiným indexem lomu, tak tenký, že přestože se jedná o sklo, je ohebný. Na jeho stěnách dochází k absolutnímu odrazu světla a proto dokáže vést světelnou vlnu. Existují dokonce optická vlákna, kde se index lomu mění od jeho středu k okraji spojitě a paprsky v něm tedy vytváří namísto lomených čar oblouky. Protože skleněná vlákna dnes dokážeme vyrábět velice kvalitní, lze jimi přenášet informace na veliké vzdálenosti.

Zajímavé je sledovat chod paprsků v optickém vlákně. Přímo středem vlákna žádné světlo neprochází a paprsky, které krouží po jeho obvodu, urazí jinou vzdálenost než paprsky zasahující více ke středu. Dokonce i paprsky, které se při vstupu do vlákna liší jen nepatrně, mohou časem získat zcela odlišné trajektorie. Pokud budeme do vlákna velmi rychle blikat, způsobí tento jev rozptyl signálu a to tím větší, čím je délka vlákna delší. Omezuje se tím přenosová kapacita optického vlákna.

Optická vlákna se využívají již mnoho desítek let v endoskopii. Endoskop je v principu jednoduchý svazek optických vláken, kde každé vlákno přenáší jeden obrazový bod a rozlišení takového zařízení je tedy dáno množstvím použitých optických vláken. Endoskopy jsou však relativně silné sondy, které neumožňují sledovat opravdu mikroskopické struktury, například jednu izolovanou buňku.

To, jakým způsobem se světlo v optickém vláknu šíří, popisuje tzv. mód optického vlákna. Existují jednomódová, ale i multimódová vlákna, která dokáží přenášet více nezávislých optických signálů současně. Každý takovýto typ optického vlákna má své výhody i nevýhody. Čím více módů je optické vlákno schopné přenášet, tím musí být silnější. Navíc s přibývajícími módy bývá také více omezena jeho délka. Na druhou stranu přenos dat u multimódových optických vláken je mnohonásobně rychlejší.

Bunka 

Prof. Tomáš Tyc se svými spolupracovníky v současnosti řeší problematiku zobrazování mikroskopických struktur, například buněk v mozku, pomocí velice tenkého endoskopu využívajícího pouze jediné multimódové optické vlákno, které se vejde dovnitř injekční jehly! Musí se vypořádat například s difrakcí světla vznikající na malých strukturách i s mnoha dalšími překážkami. Když se však pomocí speciálních technických zařízení a matematických algoritmů podaří zrekonstruovat na konci vlákna tvar vlnoplochy vstupujícího do optického vlákna, lze toto vlákno využít jako skener. Po přenosu jednotlivých obrazových bodů je pak teoreticky možné sestavit obraz sledovaného objektu.

 

 

Nature photonics

Práce prof. Tomáše Tyce a jeho spolupracovníků byla nedávno publikována v prestižním časopise  Nature photonics.

 

Přednáška

Jednoduchá představa mnoha lidí je, že optické vlákno je v podstatě skleněné vlákno, uvnitř kterého běží světlo. Jenže skutečnost je mnohem složitější a zajímavější a uplatňují se zde faktory, které většinu laiků ani nenapadnou. Zasvěceným průvodcem nám byl prof. Mgr. Tomáš Tyc, Ph.D.

 

prof. Tyc - pokusy

Difrakce a interference jsou jen některé z jevů, které se uplatňují při šíření světla optickým vláknem.

 

Experimenty Tomáše Tyce

Některé vlastnosti moderních technologií nám mohou připomínat kouzla. Základní principy však složité a nepochopitelné zdaleka být nemusí. Svět optických vláken nám prof. Tomáš Tyc přiblížil pomocí různých názorných experimentů.

 
{"prihlaseny":0,"jazyk":"1","povinne":"Povinn\u00e1 polo\u017eka","neopravnen":"Nem\u00e1te opr\u00e1vn\u011bn\u00ed k proveden\u00ed po\u017eadovan\u00e9 operace. Ov\u011b\u0159te jestli je va\u0161e p\u0159ihl\u00e1\u0161en\u00ed st\u00e1le aktivn\u00ed a sv\u00e1 p\u0159\u00edstupov\u00e1 pr\u00e1va.","ok":"OK","storno":"","ano":"Ano","ne":"Ne"}
https://www.hvezdarnapv.cz/
https://www.hvezdarnapv.cz/zobrazovani-optickymi-vlakny
Během minut dojde k vašemu automatickému odhlášení ze systému. Potřebujete více času?
Z důvodu dlouho trvající nečinnosti jste byl automaticky odhlášen ze systému