Узнайте, как новая революционная техника визуализации может изменить вашу жизнь! Исследователи разработали метод, который позволяет получать высококачественные изображения через сложные с...

Голография представляет собой метод записи информации, основанный на интерференции волн. Наиболее известна оптическая голография, в которой с применением световых волн создаются голограммы — трехмерные изображения. В отличие от фотографии, голография фиксирует не только амплитуду, но и фазу световой волны, что позволяет сохранить изображение в объеме.

Голографию используют для работы с сильно рассеивающими средами, такими как биологические ткани и горные породы, для которых многие традиционные методы визуализации оказываются неэффективными.

«Путеводная звезда» (guide star) — это точка отсчета или источник света, применяемый для калибровки системы и коррекции искажений, возникающих при прохождении света через сложные или рассеивающие среды. Без путеводной звезды точность визуализации значительно снижается. Более того, для получения голографического изображения обычно требуется использование лазерной системы с точно заданными параметрами освещения объекта.

Группа израильских физиков, состоящая из Ори Каца (Ori Katz), Омри Хаима (Omri Haim) и Джереми Богера-Ломбара (Jeremy Boger-Lombard), представила новый вычислительный метод создания изображений на основе голографии. Предложенная ими техника улучшает и упрощает возможности оптической визуализации через плотные среды благодаря вычислительному моделированию экспериментов по управлению волновым фронтом.

В данной работе представлен подход, который не требует использования «путеводных звезд» (guide-star-free), что устраняет необходимость в пространственных световых модуляторах с высоким разрешением (spatial light modulators, SLM) и в множественных измерениях. Это позволяет получать изображения через сложные рассеивающие среды с беспрецедентной скоростью и точностью.

Новая техника позволяет одновременно оптимизировать несколько «виртуальных SLM», что, в свою очередь, дает возможность системе восстанавливать качественные изображения без необходимости предварительного получения информации об объекте или характеристиках рассеяния.

Метод обеспечивает высокую универсальность и гибкость. Исследователи смогли скорректировать более 190 тысяч рассеивающих мод — отдельных путей распространения света в материале, используя всего 25 голографически захваченных полей рассеянного света, полученных при случайных параметрах освещения. Метод можно использовать для различных типов визуализации, включая эпи-освещение, многократную коррекцию рассеивающих слоев и эндоскопию без линз.

Новый подход в технологии визуализации позволяет получать изображения с высоким разрешением через сильно рассеивающие среды, требуя в десятки раз меньше измерений, чем современные методы, и не нуждаясь в предварительной информации о цели или дорогостоящем оборудовании.

Исследователи уверены, что метод найдет применение в различных областях: биологической визуализации тканей, эндоскопии с использованием многожильного оптоволокна и акусто-оптической томографии, геофизике, радиолокации и медицинском ультразвуке. Исследование опубликовано в журнале Nature Photonics.