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超强激光科学卓越创新简报

(第三百七十一期)

2023年3月10日

上海光机所在光场在体散射介质内的传播研究上取得进展

　　近期，中科院量子光学重点实验室刘红林研究团队与加州理工的Lihong V. Wang 教授开展合作，在光场在宏观体散射介质内传播研究上取得进展，相关成果以“Path sampling and integration method to calculate speckle patterns”为题发表于Optics Express。

　　自激光照明发明以来，相干光经散射介质散射而形成的散斑得到了研究者的强烈关注，并且成为了大量成像技术的核心，如透过散射介质成像，运动跟踪，血流量估计等，但是由于散射介质内部散射体数量巨大且分布随机，如何追踪光场在介质的传播，计算出射光场的散斑分布成了一个不可能完成的任务。

　　研究人员提出了一种固定散射介质内的颗粒分布，采样光场传输路径再积分的方法。依据相应的概率随机采样光在散射介质中可能的传播路径，记录所有采样的路径对散斑场的贡献。当采集到的光学路径足够多时，便可得到一幅稳定的散斑图。借助此方法，研究人员计算了动态散射介质的散斑，观察到了散斑的时间相关性呈负指数衰减。系统研究了各向异性因子对散斑的影响，发现各向异性因子增大，散斑颗粒也变大。通过标记不同的散射成分，还发现二次散射光比单次散射光有更大的记忆效应范围，颠覆了对记忆效应范围的认知。

　　路径采样积分方法首次实现了宏观散射介质内光场的追踪和出射散斑的计算，为深入研究光场在介质内传播的复杂过程和散斑相关特性提供了有力的工具。

　　该项研究获得了国家自然科学基金的支持。

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