Optical Fiber Bundle-Based High-Speed and Precise Micro-Scanning for Image High-Resolution Reconstruction

We propose an imaging method based on optical fiber bundle combined with micro-scanning technique for improving image quality without complex image reconstruction algorithms. In the proposed method, a piezoelectric-ceramic-chip is used as the micro-displacement driver of the optical fiber bundle, which has the advantages of small volume, fast response speed and high precision. The corresponding displacement of the optical fiber bundle can be generated by precise voltage controlling. An optical fiber bundle with core/cladding diameter 4/80 μm and hexagonal arrangement is used to scan the 1951 USAF target. The scanning step is 1 μm, which is equivalent to the diffraction limit resolution of the optical system. The corresponding information is recorded at high speed through photo-detectors and a high-resolution image is obtained by image stitching processing. The minimum distinguishable stripe width of the proposed imaging technique with piezoelectric-ceramic-chip driven micro-scanning is approximately 2.1 μm, which is 1 time higher than that of direct imaging with a CCD camera whose pixel size is close to the fiber core size. The experimental results indicate that the optical fiber bundle combined with piezoelectric-ceramic-chip driven micro-scanning is a high-speed and high-precision technique for high-resolution imaging.

High-Spatial-Resolution Position-Sensitive Plastic Scintillation Optical Fiber Bundle Detector

We fabricated a 5 m long position-sensitive plastic scintillation optical fiber (PSOF) bundle detector composed of a sensing probe, two photomultiplier tubes (PMTs), two fast amplifiers, and a digitizer. Seven PSOFs in a bundle were used as sensing probes to estimate the gamma-ray source position, and 60Co, an uncollimated solid-disc-type radioactive isotope, was used as a gamma-ray emitter. To improve on the spatial resolution of previous studies, the transit time spread (TTS) was reduced by using a high-timing-response PMT and a bundle type of multi-cladded PSOFs. Noise was filtered out of the data. In addition, the accuracy of the data was improved through cubic spline interpolation. We determined the measurement time and measured the full width at half maximum (FWHM) considering the spatial resolution. We obtained the best spatial resolution—compared to the results of earlier studies—using our proposed bundle detector. Moreover, the sensitivity of the PSOF bundle detector was evaluated at several positions in the sensing probe. Based on the results of this study, a position-sensitive PSOF bundle detector could be used to measure gamma-ray source positions accurately over a wide contaminated area and in a shorter period of time.

Development of a solar/LED lighting system for a plant tissue culture room

As the green energy, sunlight provides a friendly-environment and reduces electricity used for lighting. Our target is to enhance the use of natural energy and minimize the consumption of electricity for improving indoor environments. For this reason, a hybrid lighting system, combining sunlight with LEDs for plant tissue culture, are presented. The optical fiber daylighting system consists of three main parts: concentration, collimation beam, and transportation. The concentration part is formed by Fresnel lenses to collect and focus the sunlight into a small area by a non-imaging optical effect. The collimation part consists of optical filters and collimator lenses; the optical filters are used to reflect the ultraviolet (UV) and near infrared (NIR) regions, therefore, only the visible range of the solar light can be transmitted. The transportation part is a large-core optical fiber bundle. To increase the coupling efficiency, the collimator lens is used to expand and to collimate the focused light beam. The collimated light beam is then transported by the optical fiber bundle into a plant tissue culture room. In order to keep the plant tissue culture room at a constant illumination, a lighting control system based on LEDs is used to compensate variations of the natural light. In this paper, a prototype of optical fiber daylighting system and our proposed application will be presented. Ánh sáng mặt trời, một nguồn năng lượng xanh, được sử dụng cho chiếu sáng nhằm mang lại nguồn ánh sáng thân thiện với môi trường và giảm điện năng. Mục tiêu của chúng tôi là tăng cường sử dụng năng lượng tự nhiên và linh kiện tiêu thụ điện thấp để cải thiện môi trường ánh sáng trong nhà và giảm tiêu thụ điện cho chiếu sáng. Vì lý do này, một hệ thống chiếu sáng kết hợp ánh sáng mặt trời với đèn LED để nuôi cấy mô thực vật sẽ được trình bày. Hệ thống chiếu sáng ban ngày bằng sợi quang bao gồm ba phần chính:Bộ phận thu nhận và hội tụ ánh sáng, bộ phận chuẩn trực chùm sáng và bộ phận vận chuyển ánh sáng mặt trời tới nơi cần chiếu sáng. Phần tập trung được hình thành bởi một thấu kính Fresnel để thu thập và hội tụ ánh sáng mặt trời vào một vùng nhỏ bằng hiệu ứng quang học không tạo ảnh. Bộ phận chuẩn trực chumg sáng bao gồm bộ lọc quang học và thấu kính chuẩn trực. Bộ phận vận chuyển là các bó sợi quang lõi lớn. Bộ lọc quang học được sử dụng để phản xạ vùng cực tím (UV) và vùng hồng ngoại gần (NIR), chỉ cho phần ánh sáng nhìn thấy truyền qua. Để tăng hiệu quả ghép nối, thấu kính chuẩn trực được sử dụng để mở rộng và chuẩn trực chùm ánh sáng hội tụ. Chùm sáng chuẩn trực sau đó được vận chuyển bởi bó sợi quang vào phòng nuôi cấy mô thực vật. Để giữ cho phòng nuôi cấy mô thực vật được chiếu sáng liên tục, một hệ thống điều khiển ánh sáng dựa trên đèn LED để bù lại sự biến đổi của ánh sáng tự nhiên. Trong bài báo này, một nguyên mẫu của hệ thống chiếu sáng ban ngày bằng sợi quang và ứng dụng đề xuất của hệ thống sẽ được trình bày.