級數的多重光散射逆問題求解器技術背景：散射理論描述了波與物質的相互作用，并用于物理和工程應用的各個領域。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構化介質計算散射場，而逆向問題涉及從一個已知的散射場求結構化介質。當前已經有了數個被廣泛使用的正向求解器，如有限差分時域(finite -difference time-domain,FDTD)法就是其中之一。相比之下，逆向問題被認為要比正向問題的求解更具挑戰性(即便附加各種近似和假設前提)，這是因為逆向問題是病態(ill-posed)的，并且計算復雜。技術要點：基于此，韓國KAIST的 ...

un穿透動態散射介質的非侵入性超分辨率成像技術背景：超越衍射極限分辨率的光學成像技術推動了細胞內研究和單分子水平化學反應研究的發展。超分辨率受激發射損耗顯微鏡可以實現具有超高時空精度的三維成像。對于單分子檢測和定位技術，如隨機光學重建顯微鏡或光激活(photo-actived)定位顯微鏡,可光開關探針(photo-switchable probes)的位置定義為衍射極限點的中心位置。多次重復成像過程，每一次對不同的隨機激活熒光團成像，可以實現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不可能用于被強散射介質(如生物組織、磨砂玻璃、粗糙墻角等)掩埋的物體。這些介質對光的 ...

如，可以使用散射層代替透鏡。每一個散射層代表優化后的振幅或相位調制調制，以一定間隔安裝，以實現全光分類算法。有趣的是，更復雜的優化非均勻介質形狀可用于實現循環神經網絡，例如元音分類。然而，這并不是我們可以利用散射介質的唯yi配置。在許多情況下，光在密集、復雜的介質中的傳播類似于將輸入場與隨機矩陣混合。這代表了一個有趣的計算操作，并且已被證明幾乎是壓縮感知的理想選擇。在這類應用中，每個輸出像素都是輸入的隨機投影，很像單像素相機范式(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一些功能信號(具體指的是從深層散射組織中恢復功能性熒光信號)，這對于神經科學來說可能 ...

深度受到組織散射的限制。波前整形技術原則上能夠克服這個問題，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用中的實用性。在這里，作者提出了一種基于三光子激發的散射補償技術，它比類似的雙光子技術收斂得更快，并且即使在雙光子方法失敗的密集標記樣本上也能可靠地工作。F-SHARP進行深層組織散射補償作者：Caroline Berlage, Malinda L. S. Tantirigama, ...Benjamin Judkewitz鏈接：https://doi.org/10.1364/OPTICA.4402795.標題：通過微轉移印刷實現氮化硅上的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致組織損傷。一些生物分子的自發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?；诘诙t外窗口(NIR-II)的生物熒光成像被普遍公認為具有更小的光子散射，從而圖像質量佳。特別是檢測體內的深層信號時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發射器(emitters)的峰值發射波長超過10 ...

多模成像、經散射介質成像、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、血細胞計數、超快成像、長距成像等。英國格拉斯哥大學的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用前景。單像素相機是如何工作的（1）相機架構單像素相機有兩個主要部件：空間光調制器(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具有可調制相位和振幅的能力，但是因為DMD具有出眾的調制速率（超過20kHz），因此， ...

不平引起后向散射回的光互相發生干涉而形成散斑圖像。當照射的樣品是動態的時候，散斑模式就會發生變化。（2）如圖1，連續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)，計算這兩個探測窗口的互相關，獲得單次操作的相關圖。（3）為了提高信噪比，操作n次（文中選用n=4），求取平均相關圖。（4）從平均相關圖找到峰值位置，計算出在采集時間間隔內的粒子位移，從而計算出視場內的速度圖。（5）以一個像素為步長移動探測窗口，重復(2)-(4)，直到整個散斑圖都被探測窗口掃描完畢，獲得整個散斑場的速度圖。實驗裝置解析：532nm連續激光，經過聲光調制器(acousto-optical ...

引起的隨機光散射，單細胞分辨率的功能成像探測深度通常在1 毫米的量級。即使對于厘米級的小鼠大腦，這種穿透深度也將大腦區域的光學成像限制在了淺表層，因此除非采用侵入式手段，否則大部分大腦仍然無法進行高分辨率光學成像。盡管功能磁共振成像和基于超聲的方法等宏觀和介觀成像模式可以對深層大腦結構進行成像，但它們缺乏對理解神經回路至關重要的單細胞分辨率和靈敏度。因此，目前選擇在腦部插入微型光學探頭的方式實現細胞級分辨率深層腦成像。目前已經開發了幾種侵入式技術用于深層腦結構光學成像，例如上覆腦組織的切除、微型棱鏡植入、微型梯度折射率 (GRIN) 透鏡探頭及其組合。為了觀察非常深的大腦區域，通常使用微型透鏡 ...

織這樣的薄的散射介質成像、內窺鏡中通過多模光纖成像等），我們可以通過測量系統對所有可能的輸入空間位置的響應來校正H。有的研究人員基于此思路，使用移除傳統的光學元件或故意用隨機元件替代傳統光學元件的方法來成像。4.3b 協同協同是指設計人員利用他在光學和處理方面的知識，發揮其各自的優勢來設計系統。比如說，后端檢測處理在反轉幾何畸變上有優勢，那么我們可以讓光學模塊承擔最小的畸變控制，把大部分光學資源放在色差的校正上。協同設計的準則是，設計人員基于以最小的代價獲得最佳的性能的原則選擇光學上或者計算上解決某個問題。4.3c 集成集成設計考慮成像過程中光學模塊和計算的相互影響。目的是通過計算來提高光學模 ...

損耗，但由于散射而導致在直線形式中的傳播損耗更高。）多模光纖通常具有更高的數值孔徑，例如0.3。光子晶體光纖可能有非常高的值。較高的 NA 會產生以下后果：- 對于給定的模式區域，具有更高 NA 的光纖具有更強的導向性，即它通常會支持更多的模式。-單模制導需要更小的芯徑。相應的模式區域越小，出光纖的光束發散角度越大。光纖非線性相應增加。相反，大模式面積單模光纖必須具有低 NA。-低 NA 會增加隨機折射率變化的影響。因此，具有非常低 NA 的光纖可能會表現出更高的傳播損耗。-彎曲損耗減少；光纖可以彎曲更多才出現顯著的彎曲損耗。-如果纖芯變得有點橢圓，例如由于制造中的不對稱性，這會導致雙折射。對 ...