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超强激光科学卓越创新简报

(第三百六十五期)

2023年2月23日

上海光机所在散射成像研究方面取得进展

　　近日，中科院量子光学重点实验室刘红林副研究员与香港理工大学赖溥祥教授、上海理工大学张大伟教授合作，在散射成像研究方面取得重要进展。相关成果以“Different channels to transmit information in scattering media”为题发表于PhotoniX。

　　光学成像的本质是信息的传递，成像系统则提供了信息传递的信道。传统光学成像系统可以根据光路中各个部分已知的传输函数来计算系统响应，换言之，信道的结构和特性明确可知。当使用散射介质替换传统透镜时，仍然可以从光场中提取图像，这说明散射介质保留或重建了图像信息的传递通道。散射成像领域主流研究把散射介质视作“黑匣子”，关注各类技术的开发和优化，一直没有触及介质内信息传播的通道。

　　研究人员通过设计由不同照明源和传输介质的四种实验组合，并利用深度学习作为信息提取的工具和判断信息有无的标准，发现散射介质的微观结构提供了一种新的通道供信息传递。同时，对比周期性相位光栅进行了进一步的证明。信源编码方式决定了散射介质内信道的模式。研究还发现，如果没有有效信道，即使是空间平移不变系统，信息也无法传递，卷积定理失效。

　　散射介质中存在不同的信道的发现刷新了对散射现象、成像和空间平移不变性的理解，还将激发对深度学习的进一步研究和应用，未来可将其作为研究未知物理原理或机制的有力工具。

　　该项目得到了国家自然科学基金、广东省科学技术委员会、香港研究拨款委员会以及香港创新科技委员会的支持。

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