基于空間頻率編碼追蹤的自適應(yīng)信標(biāo)光場(chǎng)成像原理圖

在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：T2293751、T2293750）資助下，浙江大學(xué)及之江實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的楊青教授、劉旭教授在光場(chǎng)經(jīng)復(fù)雜動(dòng)態(tài)介質(zhì)中的快速恢復(fù)及超分辨成像方面取得進(jìn)展。研究結(jié)果以“單根多模光纖用于體內(nèi)光場(chǎng)編碼內(nèi)窺鏡成像（Single multimode fibre for in vivo light-field-encoded endoscopic imaging）”為題，在線發(fā)表于《自然?光子學(xué)》（Nature Photonics）雜志。

基于空間頻率編碼追蹤的自適應(yīng)信標(biāo)光場(chǎng)成像原理示意圖

體內(nèi)顯微成像是內(nèi)窺鏡下判斷腫瘤邊界范圍及治療干預(yù)的重要手段，但受限于復(fù)雜腔內(nèi)環(huán)境，尚無(wú)比較好的腔內(nèi)超分辨成像解決方案。多模光纖（multimode fibres，MMFs）是體內(nèi)超分辨成像的潛在平臺(tái)，但腔內(nèi)環(huán)境的彎曲和動(dòng)態(tài)變化使光場(chǎng)在MMF傳播發(fā)生多重散射，難以清晰成像。因此，準(zhǔn)確解析MMF動(dòng)態(tài)光場(chǎng)分布并成像重構(gòu)是體內(nèi)超分辨成像的前沿方向,也是光通信（經(jīng)典通信和量子通信）等領(lǐng)域面臨的重大科學(xué)問(wèn)題。

上述研究團(tuán)隊(duì)融合光學(xué)、醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科知識(shí)，提出空間頻率域編碼追蹤自適應(yīng)信標(biāo)光場(chǎng)編碼方法（spatial-frequency tracking adaptive beacon light-field-encoded，STABLE），創(chuàng)新菲涅爾反射全矢量調(diào)控硬件，利用全矢量編碼生成反射空間頻率信標(biāo)，結(jié)合光纖圓柱波導(dǎo)特性實(shí)現(xiàn)傳輸矩陣數(shù)據(jù)降維單像素計(jì)算和搜索算法突破，顯著提高了對(duì)模式耦合與色散在動(dòng)態(tài)變化下的追蹤速度，將多模光纖彎曲狀態(tài)的單個(gè)狀態(tài)追蹤速度從分鐘量級(jí)提升到毫秒量級(jí)，為受運(yùn)動(dòng)模式色散困擾的傳統(tǒng)多模光纖成像提供可擴(kuò)展的抗彎曲成像能力。

編輯：黃飛