散斑自相關成像是一種新興透過散射介質的成像技術，其主要優點是實驗裝置簡單、單次探測快速、無創。散斑自相關成像的前提是光記憶效應，光記憶效應的大小決定了成像視場。記憶效應範圍與介質厚度成反比。對於生物組織等實際散射介質，當厚度大於1 mm時，記憶效應範圍趨近於零，有限的視場限制了散斑自相關成像在厚介質中的應用。
現在中國科學院上海光學與精細機械研究所的一個研究小組與香港理工大學研究人員合作，提出了一種通過空間濾波來擴大記憶效應範圍的方法，從而擴大了散斑自相關成像的視場，其研究成果發表在《光學快報》期刊上。在這項研究中，研究人員在前人工作的基礎上發現，散射光越少，記憶效應範圍越大，並且在正向仍占主導地位。
因此，提出了選擇彈道和較少散射光的空間濾波方法，以擴大記憶效應範圍。與時間門控相比，空間濾波是一種簡單的被動方式，在實現上沒有苛刻的要求。在實驗中，4f透鏡系統被用作空間濾波器。通過改變4f系統中虹膜的直徑，可以濾除較少散射的低頻光。並給出了基於多重隨機相位掩模模型的仿真和實驗結果，驗證了空間濾波的有效性。
實驗證明，在減小濾波帶寬的情況下，成像視場得到了擴展。綜上所述，本研究為擴大記憶效應範圍提供了一種簡單而有效的空間濾波方式。該方法在光學系統設計中易於實現和集成。除了散斑自相關成像之外，潛在優點還可以擴展到通過散射介質進行光學成像和操縱的各種技術。
由於散射介質的光記憶效應(ME)具有其固有的角度範圍，基於自相關的非均勻介質的光學成像受到視場(FOV)限制。新研究成功地擴展了角度ME的範圍，利用空間濾波技術來選擇低頻分量，主要是彈道光和較少的散射光，從而增加了散斑自相關成像的視場。研究也給出了模擬和實驗驗證，該技術並不侷限於所討論的4f結構，可以為光學系統的設計，提供通過散射介質成像的指導。
博科園｜研究/來自：中國科學院
參考期刊《光學快報》
DOI: 10.1364/OL.44.005997
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