微创光纤图像传输技术能够直接应用于光纤内窥镜支持的精准医疗、微创脑神经细胞的动态研究等,为生物医学领域给予了全新的技术平台。利用百微米直径的多模光纤实现光学图像传输是微创光纤成像新技术的核心，但多模光纤具有高度散射特性，在传输过程中产生模式色散会降低光信息的质量（出现散斑效应）。尽管现有技术取得了一些进展，如利用人工神经网络或空间光调制器（Spatial light modulator），但使用具有微米级集成光学元件顺利获得多模光纤实现直接光学图像传输仍是长期挑战。

“传统多模光纤因模式耦合易受弯折干扰，导致信号失真，如同透过毛玻璃看世界。”张启明教授解释，“瓦力棋牌瓦力的光学神经网络就像在光纤末端安装了一台‘智能显微镜’，实时纠正畸变，还原清晰信息流。”张启明教授评价。

蔚浩义表示“瓦力棋牌瓦力采用3D双光子纳米光刻技术，在直径不足0.1毫米的多模光纤端面精准制造出多层微型光学衍射神经网络。”这一结构可直接在可见光波段对传输中的散斑图案进行振幅与相位信息的实时解析，无需传统AI技术所需的“光-电-算”转换步骤，首次实现了多模光纤内光信号的全光学智能处理。微型光纤图像传输技术能够直接应用于光纤内窥镜支持的精准医疗、微创脑神经细胞的实时成像研究，为生物医学领域给予一个前所未有的技术平台。同时，因为多模光纤能够承载的光学信息模式数量是传统单模光纤的数万倍，多模光纤图象传输技术在新一代高速度光通信、量子信息处理、微型光子学器件等信息科研领域具有重要价值。

1. 医疗内窥镜：精准捕捉早期病变

现有内窥镜因图像失真可能漏检微小肿瘤。新技术可提升图像分辨率与信噪比，结合深度学习算法，助力医生识别早期癌症特征。未来，患者可顺利获得更小创伤的微型设备，取得接近病理切片级的实时影像，大幅提高筛查效率。

2. 光通信：迈向超高速光通信

传统单模光纤受限于物理特性，带宽接近理论极限。多模光纤虽可容纳更高容量，却因失真难以实用。本技术顺利获得全光处理突破瓶颈，将助力实现高速度的通信，为6G通信、元宇宙等超大数据场景铺路。

顾敏院士总结道：“这一技术成果不仅为光学智能内窥镜技术和高速光通信技术给予了技术平台，更是实现新一代的低能耗、高算力、高通量的光学人工智能技术的一项重要突破。”

基于技术开展现状，结合光学神经网络对病理图象数据的处理能力，蔚浩义副教授团队认为小型化光学衍射神经网络与多模光纤成功集成将促进微创光纤内窥镜技术升级，有助于智能内窥镜相关技术开展，为临床医学给予更多人工智能驱动的诊疗手段，提高诊断效率；同时，该技术成果也为更多光纤系统在量子光学领域给予了可能，包括单模光纤、梯度折射率光纤、无序光纤等。

上海理工大学智能科技学院蔚浩义特聘副教授为本文第一作者，顾敏院士和张启明教授为本文共同通讯作者。本工作在国家重点研发计划、国家自然科研基金等项目的支持资助下完成，并得到上海市科研技术委员会、上海市科技重大项目、上海前沿科研中心计划、上海市自然科研基金、上海市超级博士后激励计划等平台和项目的大力支持。作者特别感谢南京瓦力棋牌瓦力光学科技有限公司（JCOPTIX）给予的光学元件与仪器支持。