光場經過強散射介質聚焦與成像的研究

《光場經過強散射介質聚焦與成像的研究》是依託華僑大學，由蒲繼雄擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：光場經過強散射介質聚焦與成像的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：蒲繼雄
• 依託單位：華僑大學

項目摘要

當雷射照射不透明的強散射介質（例如，生物細胞組織、牛奶等），光在這些散射介質內經歷了多重散射，不同散射光之間的干涉導致散射光呈現了散斑圖樣。在這種情況下，光通常不能有效地聚焦或成像。本項目中，我們擬研究光經過不透明的強散射介質的傳輸、聚焦以及成像。研究波前整形的部分相干光束經過強散射介質的傳輸和聚焦。通過最佳化部分相干光束的波前，獲得最佳的聚焦光斑。研究部分相干光束的相干度、以及相干度分布等對波前最佳化、散射介質的透射矩陣和散斑相關的影響，獲得透射矩陣、散斑相關隨入射光相干度改變的的變化規律。研究經過散射介質的部分相干成像特性，即通過最佳化波前以獲得最佳的成像，或者通過部分相干光照射強散射介質所獲得的散斑相關得到物體經過強散射介質所成的像。我們還將研究矢量光束經過不透明強散射介質的傳輸、聚焦特性等。本項目的研究對生物醫學成像和材料檢測等具有重要的潛在套用價值。

結題摘要

當雷射光束照射到一些強的非均勻介質（例如，生物細胞組織、牛奶、納米顆粒薄片、白紙等），由於光在這些介質內經歷了多重散射。不同散射光之間的干涉，使得散射光呈現了散斑圖樣。這種強的非均勻介質是不透明的，稱為散射介質（scattering medium）、或混亂介質（disordered medium）。物體經過散射介質之後，不能成像了！即我們看不到被散射介質遮擋的物體了。在本項目中，我們套用波前整形技術，獲得了如下重要成果：1.通過調控入射雷射的波前，獲得了雷射經過強散射介質的聚焦；並獲得了雷射經過多模光纖或多芯光纖的聚焦，並能調控聚焦光斑的偏振態。2.通過測量散射介質的傳輸矩陣，可以實現雷射經過散射介質或多模光纖的聚焦或成像。3.套用散斑相關技術，獲得了透過散射介質的高分辨成像。並可獲得各向異性物體的成像。 在本項目的研究工作中，我們一共發表期刊論文54篇，其中被SCI收錄48篇，其中Optics Letters 2篇，Optics Express 4篇，IEEE JSTQE 1篇。在國內外重要學術會議做口頭報告15次，其中做特邀報告11次。值得一提的是，在本項研究中，與印度、日本的科學家開展合作研究，獲得了較好的研究成果。本項目的研究對生物醫學成像、軍事領域等具有重要的套用前景。