基于传输矩阵的透过散射介质光聚焦技术研究

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介质折射率分布不均匀会导致光传输时发生多重散射,使出射光场分布呈散斑状。散射介质对入射光相干性的破坏,导致长久以来科学家们认为散射光是不包含有用信息的,只有消除散射光的影响才能提高光学成像质量。但最近的研究表明,散射光中也包含着介质的结构信息,如果能够计算出散射介质的传输矩阵,就能从散射光中提取出有用信息,实现透过散射介质的聚焦成像。本文基于波前整形技术中的传输矩阵方法,提出两种散射介质传输矩阵的计算方法,可分别计算出散射介质的复传输矩阵和二值化传输矩阵,角谱理论仿真模拟证实这两种算法能够实现光透过散射介质扫描聚焦。通过分析不同算法的优劣,本文最终选定振幅调制用来实现光穿过多模光纤的扫描聚焦,并基于数字微镜器件搭建光学系统进行实验验证。本文提出的基于振幅调制的传输矩阵算法对透过散射介质实现大视场范围的扫描聚焦有重要意义,在生物医学成像领域具有广阔应用前景。
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