級數(shù)的多重光散射逆問題求解器技術(shù)背景：散射理論描述了波與物質(zhì)的相互作用，并用于物理和工程應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域。散射理論主要劃分為兩類問題：正向(forward)問題和逆向(inverse)問題。正向問題涉及從已知的結(jié)構(gòu)化介質(zhì)計(jì)算散射場，而逆向問題涉及從一個(gè)已知的散射場求結(jié)構(gòu)化介質(zhì)。當(dāng)前已經(jīng)有了數(shù)個(gè)被廣泛使用的正向求解器，如有限差分時(shí)域(finite -difference time-domain,FDTD)法就是其中之一。相比之下，逆向問題被認(rèn)為要比正向問題的求解更具挑戰(zhàn)性(即便附加各種近似和假設(shè)前提)，這是因?yàn)槟嫦騿栴}是病態(tài)(ill-posed)的，并且計(jì)算復(fù)雜。技術(shù)要點(diǎn)：基于此，韓國KAIST的 ...

un穿透動態(tài)散射介質(zhì)的非侵入性超分辨率成像技術(shù)背景：超越衍射極限分辨率的光學(xué)成像技術(shù)推動了細(xì)胞內(nèi)研究和單分子水平化學(xué)反應(yīng)研究的發(fā)展。超分辨率受激發(fā)射損耗顯微鏡可以實(shí)現(xiàn)具有超高時(shí)空精度的三維成像。對于單分子檢測和定位技術(shù)，如隨機(jī)光學(xué)重建顯微鏡或光激活(photo-actived)定位顯微鏡,可光開關(guān)探針(photo-switchable probes)的位置定義為衍射極限點(diǎn)的中心位置。多次重復(fù)成像過程，每一次對不同的隨機(jī)激活熒光團(tuán)成像，可以實(shí)現(xiàn)納米級的重建分辨率。然而，對樣品透明性的要求，使得這些超分辨顯微鏡技術(shù)不可能用于被強(qiáng)散射介質(zhì)(如生物組織、磨砂玻璃、粗糙墻角等)掩埋的物體。這些介質(zhì)對光的 ...

沒有任何光學(xué)散射。為了更好地理解吸收對透光率的影響，還研究了有電場和無電場時(shí)的帶隙能量，發(fā)現(xiàn)交流感應(yīng)的帶隙能量小于直流電場感應(yīng)的帶隙能量。圖1（a）KTN樣品顯微圖像、透射光譜和拉曼光譜同時(shí)測量和分析的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。THL:鹵鎢燈；CCD:電荷耦合器件；BS:分束器；OL:物鏡；IRT:紅外線溫度計(jì)；M:鏡子；S:光譜儀；LS:激光源；NF:陷波濾波器；VS:電壓源。插圖顯示了樣品隨溫度變化的介電常數(shù)。如上圖為劉洪亮老師課題組搭建的系統(tǒng)光路實(shí)驗(yàn)圖。來自鹵鎢燈(THL)的一束白光被分束器(BS1)反射，然后通過另一個(gè)分束器(BS2)和物鏡(OL)照射到KTN樣品。透射光由分光計(jì)收集，以測量樣品 ...

對動態(tài)的光學(xué)散射介質(zhì)內(nèi)部成像(如人體組織)是生物醫(yī)學(xué)光學(xué)領(lǐng)域的核心挑戰(zhàn)。 在過去的幾十年里，研究人員已經(jīng)開發(fā)了各種各樣的技術(shù)手段來不同程度的應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。其中包括共聚焦和非線性顯微技術(shù)(現(xiàn)在可以以亞細(xì)胞分辨率對1毫米深的組織成像)、新型波前整形、飛行時(shí)間漫射光學(xué)(TOF diffuse optics)、光聲技術(shù)(成像深度擴(kuò)展到厘米級,分辨率較低)等。動態(tài)散射樣品(由熱變化和細(xì)胞運(yùn)動引起的微觀運(yùn)動)的光學(xué)散射特征會隨時(shí)間快速變化，為有效的活體深層組織成像帶來了挑戰(zhàn)。一種可行的策略是直接測量散射樣品的內(nèi)部動態(tài)，利用這些動態(tài)變化來輔助成像。例如，在此類方法中，主要目標(biāo)不是形成基于強(qiáng)度的光吸收或熒光發(fā) ...

如，可以使用散射層代替透鏡。每一個(gè)散射層代表優(yōu)化后的振幅或相位調(diào)制調(diào)制，以一定間隔安裝，以實(shí)現(xiàn)全光分類算法。有趣的是，更復(fù)雜的優(yōu)化非均勻介質(zhì)形狀可用于實(shí)現(xiàn)循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，例如元音分類。然而，這并不是我們可以利用散射介質(zhì)的唯yi配置。在許多情況下，光在密集、復(fù)雜的介質(zhì)中的傳播類似于將輸入場與隨機(jī)矩陣混合。這代表了一個(gè)有趣的計(jì)算操作，并且已被證明幾乎是壓縮感知的理想選擇。在這類應(yīng)用中，每個(gè)輸出像素都是輸入的隨機(jī)投影，很像單像素相機(jī)范式(paradigm) 。這種方法還保留了大量信息，允許在沒有成像的情況下從深度上恢復(fù)一些功能信號(具體指的是從深層散射組織中恢復(fù)功能性熒光信號)，這對于神經(jīng)科學(xué)來說可能 ...

深度受到組織散射的限制。波前整形技術(shù)原則上能夠克服這個(gè)問題，但通常速度較慢，并且其性能取決于樣本。這大大降低了它們在生物應(yīng)用中的實(shí)用性。在這里，作者提出了一種基于三光子激發(fā)的散射補(bǔ)償技術(shù)，它比類似的雙光子技術(shù)收斂得更快，并且即使在雙光子方法失敗的密集標(biāo)記樣本上也能可靠地工作。F-SHARP進(jìn)行深層組織散射補(bǔ)償作者：Caroline Berlage, Malinda L. S. Tantirigama, ...Benjamin Judkewitz鏈接：https://doi.org/10.1364/OPTICA.4402795.標(biāo)題：通過微轉(zhuǎn)移印刷實(shí)現(xiàn)氮化硅上的VCSEL光子集成電路簡介：證明了 ...

于吸收衰減和散射干擾。吸收損耗決定了我們能否捕捉到信號，而散射信號總是降低圖像的清晰度。此外，生物組織過度吸收光可能會導(dǎo)致組織損傷。一些生物分子的自發(fā)熒光總是與有用信號混合在一起，zui終成為拍攝圖像的背景。因此，光吸收和散射對熒光圖像采集完全有害的根深蒂固的信念促使大多數(shù)研究人員追求具有z小光子吸收和散射的完美窗口用于生物成像。基于第二近紅外窗口(NIR-II)的生物熒光成像被普遍公認(rèn)為具有更小的光子散射，從而圖像質(zhì)量佳。特別是檢測體內(nèi)的深層信號時(shí)更傾向于這種窗口選擇策略。NIR-II窗口的定義一直被限制在1000-1700nm，促使各種NIR發(fā)射器(emitters)的峰值發(fā)射波長超過10 ...

多模成像、經(jīng)散射介質(zhì)成像、X射線衍射層析、光聲成像、全息、相位成像、核磁共振成像、眼科成像、血細(xì)胞計(jì)數(shù)、超快成像、長距成像等。英國格拉斯哥大學(xué)的Matthew P. Edgar, Graham M. Gibson & Miles J. Padgett等人撰寫綜述文章，介紹了單像素成像的原理和應(yīng)用前景。單像素相機(jī)是如何工作的（1）相機(jī)架構(gòu)單像素相機(jī)有兩個(gè)主要部件：空間光調(diào)制器(spatial light modulator, SLM)和單像素探測器。SLM有兩種，一種是DMD，另一種是LCD。雖然LCD具有可調(diào)制相位和振幅的能力，但是因?yàn)镈MD具有出眾的調(diào)制速率（超過20kHz），因此， ...

不平引起后向散射回的光互相發(fā)生干涉而形成散斑圖像。當(dāng)照射的樣品是動態(tài)的時(shí)候，散斑模式就會發(fā)生變化。（2）如圖1，連續(xù)采集到的兩幀散斑圖像，每幀圖像劃分成小的探測窗口I1(x,y)和I2(x,y)，計(jì)算這兩個(gè)探測窗口的互相關(guān)，獲得單次操作的相關(guān)圖。（3）為了提高信噪比，操作n次（文中選用n=4），求取平均相關(guān)圖。（4）從平均相關(guān)圖找到峰值位置，計(jì)算出在采集時(shí)間間隔內(nèi)的粒子位移，從而計(jì)算出視場內(nèi)的速度圖。（5）以一個(gè)像素為步長移動探測窗口，重復(fù)(2)-(4)，直到整個(gè)散斑圖都被探測窗口掃描完畢，獲得整個(gè)散斑場的速度圖。實(shí)驗(yàn)裝置解析：532nm連續(xù)激光，經(jīng)過聲光調(diào)制器(acousto-optical ...

織這樣的薄的散射介質(zhì)成像、內(nèi)窺鏡中通過多模光纖成像等），我們可以通過測量系統(tǒng)對所有可能的輸入空間位置的響應(yīng)來校正H。有的研究人員基于此思路，使用移除傳統(tǒng)的光學(xué)元件或故意用隨機(jī)元件替代傳統(tǒng)光學(xué)元件的方法來成像。4.3b 協(xié)同協(xié)同是指設(shè)計(jì)人員利用他在光學(xué)和處理方面的知識，發(fā)揮其各自的優(yōu)勢來設(shè)計(jì)系統(tǒng)。比如說，后端檢測處理在反轉(zhuǎn)幾何畸變上有優(yōu)勢，那么我們可以讓光學(xué)模塊承擔(dān)最小的畸變控制，把大部分光學(xué)資源放在色差的校正上。協(xié)同設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則是，設(shè)計(jì)人員基于以最小的代價(jià)獲得最佳的性能的原則選擇光學(xué)上或者計(jì)算上解決某個(gè)問題。4.3c 集成集成設(shè)計(jì)考慮成像過程中光學(xué)模塊和計(jì)算的相互影響。目的是通過計(jì)算來提高光學(xué)模 ...