光纤具有良好的透光性与柔软性，弯曲或扭转任意角度而不改变其性能，能以长距离传光、传像，并且可以根据需要做成不同大小和形状的纤维束，具有较大的数值孔径。光纤应用的主要领域有：直接导光，传像光纤束，平场镜，电子光学系统，光纤转换器。
光纤的应用
光纤具有良好的透光性与柔软性，弯曲或扭转任意角度而不改变其性能，能以长距离传光、传像，并且可以根据需要做成不同大小和形状的纤维束，具有较大的数值孔径。
光纤应用的主要领域有：
1.直接导光
由于光纤束直径小、柔软、使用方便，并且可以使光源与被照明区域分开，能把光传到复杂的通道或内腔中，当需要探测高温、危险、快速运动物体以及一般的照明方式难以进入的区域(如人体)时，宜采用光纤传光。用光纤传光还可以对不可接近的光源进行可靠而安全的监控，并且如果被照明区域的形状与光源形状不同时，还可采用两端面分别与光源和被照明面形状一致的导光纤维束，但总面积不变，从而提高光能利用率。如果将纤维束的一端分裂为要求的次纤维束，也可用于多通道照明，这比各个通道单独用一个小型光源更为可靠。反之，也可将各纤维束组合起来，得到信号的总和。
如果将光纤的输出端排列成不同形状，还可以构成光纤信号显示器，显示的信号可以是数字、符号或图形。这种信号显示器具有稳定、准确、明显以及视野可变等优良特性。
2.传像光纤束
传像光纤束以传递图像为目的。一般而言，光纤束直接同物体接触是不大可能的，需要有一个特定的成像物镜组将不同位置和大小的物体成像到光纤束的输入端面。同时为了能够观察图像，也必须有一个后置光学系统，如日镜或光电图像转执器件。在设计时应使成像物镜的像方数值孔径与光纤束的物方数值孔径匹配，后置光学系统的物方数值孔径也要和传像光纤的像方数值孔径匹配。当满足这一要求时，由于轴上物点的成像光束关于光轴对称，能全部进人传像光纤，而轴外物点的一部分上光线或一部分下光线的倾斜角将会超过传像光纤的孔径角，导致被拦光，使轴外物点的像比轴上点的像要暗，这是不能允许的。因此，为了轴上物点和轴外物点的全部成像光束都能进入传像束中传播，应将成像物镜设计成像方远心光路。同理，后置光学系统也应设计成物方远心光路，如下图所示：
图一
这种物镜-光纤-目镜组合系统实质上是一种利用光纤束将中间像平面作轴向延伸的显微镜或望远镜系统，利用光纤柔软可弯曲的特点可将其插入人体与物体内腔，在医疗诊断和工业检验方面有重要的应用。一般应同时以另一束传光光纤实现对内腔的照明。
3．平场镜
光学系统要求校正各种像差，利用光纤束制作的平场透镜可以同时校正像面弯曲和畸变。如下图2即为一种照相型平场镜，该平场镜的人射端面为四面，与物镜的像面弯曲一致，其出射端面为平面，可以用接触法在照相底片或其它感光元件上记录由它传递的图像。也有一类场镜型平场镜，图3是在潜望镜的中间实像平面上使用的场镜型平场镜，其两端面分别与光学系统前、后半部的实际像面一致，均为四面。
图二
图三
4.光纤在电子光学系统中的应用
下图4是光纤面板用于变像管中的示意图。面板的一面为四面，与荧光屏的凹面相匹配。这种纤维面板在多极像增强管和变像管中有重要应用。当图像从上一级荧光屏传递到下一级的光电阴极面时，由于它们彼此都凸得很厉害，所以不可能互相接触，甚至光学成像也十分困难。这时可以采用光纤来校正像面弯曲和畸变,并且提高边缘部分像的分辨率。
图四
5.光纤转换器
利用光纤柔软、可弯曲的特性，可以把光纤元件排列成各种形状，而且可以把光纤元件的两个端面排列成不同形状,做成光纤转换器，如下图5所示。它可以满足系统析像的要求，例如将二维图像解析成线状列阵，然后进行一维扫描，使问题得到简化。
图五
相关文献：
《几何光学 像差 光学设计》（第三版）——李晓彤 岑兆丰
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