新型光束整形技术实现光束在动态介质中稳定传输
科学家们发现了一种新方法，可以使光束在动态散射介质（如湍流大气或活体组织）中实现稳定传输。 ]XWtw21I1
埃克塞特大学David Phillips教授和Simon Horsley教授领导的物理学家团队，展示了如何通过精心设计光束形态，使其在传播过程中不受介质运动影响。这项突破性技术有望为更高分辨率的生物医学成像和光通信系统中更快速的数据传输铺平道路。 D e$K
相关研究论文为《Threading light through dynamic complex media》为题目，发表于《自然·光子学》期刊上。 -(E-yC u
当激光束照射运动物体时，光的散射方式会随时间改变。这种现象会对成像和光数据传输造成干扰，因为介质运动可能破坏光载信息的完整性。 wFJ *2W:
这正是我们观测到星光闪烁的原因——地球大气层对星光的散射方式持续变化所致。 ciN*gwI)
研究团队发现，动态散射介质在任何时刻都同时存在运动快慢不同的区域。这一关键观察成为整个研究的起点。 vfh\X1Ui}
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研究过程中捕捉的时序光强分布图像显示（左图为初始光场，右图为经无引导优化的光场），优化后的光场时间波动显著降低。 xz} =C:s
Phillips教授解释道："挑战在于，我们无法预知湍流大气或活体组织等散射介质中这些快慢区域的分布。因此我们致力于开发能自动定位最稳定区域，并优先引导光束通过这些通道的技术。" Fn;Gq-^7@
为寻找这些隐藏的稳定通道，研究人员采用了受人工神经网络训练启发的优化方法。这种智能算法能快速筛选海量可能性，锁定最优解决方案。团队将该技术应用于激光束形态优化，通过介质传输实验快速筛选出时间波动最小的光束构型。优化后的光束成功规避了介质的快速运动区域，集中于静态或缓慢移动的稳定区域。 O5JG!bGE_F
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无引导优化 0}\8,U
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物理伴随优化 ka:wD?>1i
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时间平均传输矩阵 iv6bXV'N
Phillips教授表示：“实际效果远超预期，这项技术在多个领域都具有广阔应用前景，令我们倍感振奋。”目前研究团队正在探索如何将该技术应用于改进光通信系统和柔性显微内窥镜。 ^ E3 HY@j
该国际合作项目由英国埃克塞特大学Phillips教授"结构光研究组"主导，并与法国雷恩大学Philipp del Hougne博士团队合作完成。 c`#4}$
相关链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41566-025-01642-z
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