级数的多重光散射逆问题求解器技术背景：散射理论描述了波与物质的相互作用，并用于物理和工程应用的各个领域。散射理论主要划分为两类问题：正向(forward)问题和逆向(inverse)问题。正向问题涉及从已知的结构化介质计算散射场，而逆向问题涉及从一个已知的散射场求结构化介质。当前已经有了数个被广泛使用的正向求解器，如有限差分时域(finite -difference time-domain,FDTD)法就是其中之一。相比之下，逆向问题被认为要比正向问题的求解更具挑战性(即便附加各种近似和假设前提)，这是因为逆向问题是病态(ill-posed)的，并且计算复杂。技术要点：基于此，韩国KAIST的 ...
un穿透动态散射介质的非侵入性超分辨率成像技术背景：超越衍射极限分辨率的光学成像技术推动了细胞内研究和单分子水平化学反应研究的发展。超分辨率受激发射损耗显微镜可以实现具有超高时空精度的三维成像。对于单分子检测和定位技术，如随机光学重建显微镜或光激活(photo-actived)定位显微镜,可光开关探针(photo-switchable probes)的位置定义为衍射极限点的中心位置。多次重复成像过程，每一次对不同的随机激活荧光团成像，可以实现纳米级的重建分辨率。然而，对样品透明性的要求，使得这些超分辨显微镜技术不可能用于被强散射介质(如生物组织、磨砂玻璃、粗糙墙角等)掩埋的物体。这些介质对光的 ...
如，可以使用散射层代替透镜。每一个散射层代表优化后的振幅或相位调制调制，以一定间隔安装，以实现全光分类算法。有趣的是，更复杂的优化非均匀介质形状可用于实现循环神经网络，例如元音分类。然而，这并不是我们可以利用散射介质的唯yi配置。在许多情况下，光在密集、复杂的介质中的传播类似于将输入场与随机矩阵混合。这代表了一个有趣的计算操作，并且已被证明几乎是压缩感知的理想选择。在这类应用中，每个输出像素都是输入的随机投影，很像单像素相机范式(paradigm) 。这种方法还保留了大量信息，允许在没有成像的情况下从深度上恢复一些功能信号(具体指的是从深层散射组织中恢复功能性荧光信号)，这对于神经科学来说可能 ...
深度受到组织散射的限制。波前整形技术原则上能够克服这个问题，但通常速度较慢，并且其性能取决于样本。这大大降低了它们在生物应用中的实用性。在这里，作者提出了一种基于三光子激发的散射补偿技术，它比类似的双光子技术收敛得更快，并且即使在双光子方法失败的密集标记样本上也能可靠地工作。F-SHARP进行深层组织散射补偿作者：Caroline Berlage, Malinda L. S. Tantirigama, ...Benjamin Judkewitz链接：https://doi.org/10.1364/OPTICA.4402795.标题：通过微转移印刷实现氮化硅上的VCSEL光子集成电路简介：证明了 ...
于吸收衰减和散射干扰。吸收损耗决定了我们能否捕捉到信号，而散射信号总是降低图像的清晰度。此外，生物组织过度吸收光可能会导致组织损伤。一些生物分子的自发荧光总是与有用信号混合在一起，zui终成为拍摄图像的背景。因此，光吸收和散射对荧光图像采集完全有害的根深蒂固的信念促使大多数研究人员追求具有z小光子吸收和散射的完美窗口用于生物成像。基于第二近红外窗口(NIR-II)的生物荧光成像被普遍公认为具有更小的光子散射，从而图像质量佳。特别是检测体内的深层信号时更倾向于这种窗口选择策略。NIR-II窗口的定义一直被限制在1000-1700nm，促使各种NIR发射器(emitters)的峰值发射波长超过10 ...
多模成像、经散射介质成像、X射线衍射层析、光声成像、全息、相位成像、核磁共振成像、眼科成像、血细胞计数、超快成像、长距成像等。英国格拉斯哥大学的Matthew P. Edgar, Graham M. Gibson & Miles J. Padgett等人撰写综述文章，介绍了单像素成像的原理和应用前景。单像素相机是如何工作的（1）相机架构单像素相机有两个主要部件：空间光调制器(spatial light modulator, SLM)和单像素探测器。SLM有两种，一种是DMD，另一种是LCD。虽然LCD具有可调制相位和振幅的能力，但是因为DMD具有出众的调制速率（超过20kHz），因此， ...
不平引起后向散射回的光互相发生干涉而形成散斑图像。当照射的样品是动态的时候，散斑模式就会发生变化。（2）如图1，连续采集到的两帧散斑图像，每帧图像划分成小的探测窗口I1(x,y)和I2(x,y)，计算这两个探测窗口的互相关，获得单次操作的相关图。（3）为了提高信噪比，操作n次（文中选用n=4），求取平均相关图。（4）从平均相关图找到峰值位置，计算出在采集时间间隔内的粒子位移，从而计算出视场内的速度图。（5）以一个像素为步长移动探测窗口，重复(2)-(4)，直到整个散斑图都被探测窗口扫描完毕，获得整个散斑场的速度图。实验装置解析：532nm连续激光，经过声光调制器(acousto-optical ...
引起的随机光散射，单细胞分辨率的功能成像探测深度通常在1 毫米的量级。即使对于厘米级的小鼠大脑，这种穿透深度也将大脑区域的光学成像限制在了浅表层，因此除非采用侵入式手段，否则大部分大脑仍然无法进行高分辨率光学成像。尽管功能磁共振成像和基于超声的方法等宏观和介观成像模式可以对深层大脑结构进行成像，但它们缺乏对理解神经回路至关重要的单细胞分辨率和灵敏度。因此，目前选择在脑部插入微型光学探头的方式实现细胞级分辨率深层脑成像。目前已经开发了几种侵入式技术用于深层脑结构光学成像，例如上覆脑组织的切除、微型棱镜植入、微型梯度折射率 (GRIN) 透镜探头及其组合。为了观察非常深的大脑区域，通常使用微型透镜 ...
织这样的薄的散射介质成像、内窥镜中通过多模光纤成像等），我们可以通过测量系统对所有可能的输入空间位置的响应来校正H。有的研究人员基于此思路，使用移除传统的光学元件或故意用随机元件替代传统光学元件的方法来成像。4.3b 协同协同是指设计人员利用他在光学和处理方面的知识，发挥其各自的优势来设计系统。比如说，后端检测处理在反转几何畸变上有优势，那么我们可以让光学模块承担最小的畸变控制，把大部分光学资源放在色差的校正上。协同设计的准则是，设计人员基于以最小的代价获得最佳的性能的原则选择光学上或者计算上解决某个问题。4.3c 集成集成设计考虑成像过程中光学模块和计算的相互影响。目的是通过计算来提高光学模 ...
损耗，但由于散射而导致在直线形式中的传播损耗更高。）多模光纤通常具有更高的数值孔径，例如0.3。光子晶体光纤可能有非常高的值。较高的 NA 会产生以下后果：- 对于给定的模式区域，具有更高 NA 的光纤具有更强的导向性，即它通常会支持更多的模式。-单模制导需要更小的芯径。相应的模式区域越小，出光纤的光束发散角度越大。光纤非线性相应增加。相反，大模式面积单模光纤必须具有低 NA。-低 NA 会增加随机折射率变化的影响。因此，具有非常低 NA 的光纤可能会表现出更高的传播损耗。-弯曲损耗减少；光纤可以弯曲更多才出现显著的弯曲损耗。-如果纤芯变得有点椭圆，例如由于制造中的不对称性，这会导致双折射。对 ...
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