研究目的
通过一种快速精确的方法控制光线穿过浑浊介质,在其背后绘制出所需的形状,从而克服获取多个光斑时优化过程缓慢的局限性。
研究成果
该技术利用光学记忆效应和4f光学系统,高效地在散射介质后方的三维空间中移动焦点光斑,缩短了优化时间并扩展了扫描范围。其在生物组织中具有光遗传学激发、微创激光手术或成像等潜在应用价值。
研究不足
优化过程的速度主要受限于空间光调制器的更新速率和相机的读出时间。由于记忆效应的限制,焦点斑点的质量会随着与初始斑点距离的增加而下降。
1:实验设计与方法选择:
采用遗传算法(GA)进行反馈波前整形,在散射介质后方形成初始聚焦光斑。利用光学记忆效应和4f光学系统实现三维空间内光斑的移动。
2:样本选择与数据来源:
使用毛玻璃漫射器作为浑浊介质。单色CMOS相机提供优化反馈信号并观测聚焦光斑质量。
3:实验设备与材料清单:
氦氖激光器、空间光调制器(SLM)、凸透镜、毛玻璃漫射器(Thorlabs N-BK7材质)、单色CMOS相机(Thorlabs DCC1645C型号)。
4:实验流程与操作步骤:
激光束经SLM整形后通过双凸透镜光学系统,与漫射器相互作用。相机采集图像提供优化反馈并观测聚焦光斑。
5:数据分析方法:
通过测量目标位置与平均背景的亮度对比度(即峰值-背景比PBR)来评估聚焦光斑质量。
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ground glass diffuser
N-BK7
Thorlabs
Acts as a turbid medium in the experiment.
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monochromic CMOS camera
DCC1645C
Thorlabs
Provides feedback signals for optimization process and observes the quality of the focus spots.
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He-Ne laser
Provides the laser beam for the experiment.
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spatial light modulator
Shapes the wavefront of the incoming laser beam.
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convex lenses
Part of the optical system to relay the SLM's plane on the diffuser plane.
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