西安光机所提出无导星双向波前校正成像技术 突破散射介质显微成像瓶颈

6月16日，中国科学院西安光学精密机械研究所（下称西安光机所）瞬态光学研究室在透过散射介质光学显微成像领域取得新进展。研究团队创新性地提出无导星双向波前校正成像技术，以样品反射光作为反馈信号，实现非侵入、无需荧光标记的光学重聚焦。

技术原理：单一调制器同步补偿照明与探测光路

该技术通过单一空间光调制器，同时对入射照明光路与返回探测光路的波前畸变进行补偿。波前畸变是指光线穿过折射率分布不均匀的生物组织时，波阵面形状发生扭曲，导致成像模糊。传统方法需分别校正两条光路，系统复杂且计算量大。

现存挑战：生物组织散射限制穿透深度

光学显微成像技术凭借非侵入、无损伤优势，是生命科学研究中洞察微观生命活动的核心工具。然而，生物组织内部折射率分布极不均匀，光线穿过时会发生严重散射与波前畸变，如同隔着多层磨砂玻璃观察微观世界，不仅成像模糊，更极大限制了观测的穿透深度。

现有散射补偿技术普遍存在系统复杂、计算量大且依赖标记等问题。传统透射显微技术难以同时校正照明与探测路径波前畸变，而波前整形虽可实现散射介质光场聚焦，但受限于聚焦光斑尺寸较大，导致分辨率受限。

技术突破：无导星方式降低系统复杂度

新方案无需额外导星（如荧光标记物），直接利用样品自身的反射光作为反馈信号。这使得成像过程更简洁，同时避免了外源性标记可能对生物样本造成的干扰。该技术有望推动深层组织显微观测的实用化进程。

• 创新点：单一空间光调制器同时补偿照明和探测光路波前畸变
• 核心优势：非侵入、无需荧光标记，系统复杂度显著降低
• 应用前景：为生命科学中厚组织成像提供新工具

西安光机所提出无导星双向波前校正技术 突破散射介质高分辨成像瓶颈

中国科学院西安光学精密机械研究所（简称西安光机所）研究团队在散射介质成像领域取得新进展。团队创新性地提出一种无导星双向波前校正成像技术，该技术将波前整形与图像扫描显微技术融合，旨在解决光学显微成像中照明与探测路径散射畸变难以同时补偿的问题。

技术原理：融合波前整形与图像扫描

据团队介绍，该技术通过将波前整形与图像扫描显微技术融合，在实现散射聚焦的基础上进一步压缩聚焦光斑尺寸。同时，采用逐步增加调控单元数量的校正策略及分层散射补偿机制，在保证精度的同时大幅提高了计算效率。

“该技术解决了光学显微成像中照明与探测路径散射畸变难以同时补偿的问题，为生物组织深层高分辨成像开辟了新途径。”

实验结果：三层散射介质下实现高质量聚焦

实验数据显示，该技术在总光学厚度为1.82的三层散射介质中实现了高质量聚焦。研究团队进一步结合像素重分配与去卷积处理，系统分辨率相较于单纯散射校正提升了约1.76倍。

应用前景：有望拓展至生物医学检测

西安光机所表示，该技术未来有望应用于生物医学检测等领域，为深层生物组织的高分辨成像提供新的技术路径。

• 核心创新：无导星双向波前校正，无需额外参考星体
• 关键性能：聚焦光斑尺寸压缩，分辨率提升约1.76倍
• 计算效率：通过分层补偿与逐步调控策略显著提升

西安光机所实现多层散射介质高分辨率成像——波前整形与图像扫描显微联合攻关

西安光机所彭彤副研究员近日介绍，该所在透过散射介质成像领域取得重要进展。研究团队通过波前整形与图像扫描显微技术结合，实现了对多层散射介质的高分辨率光学成像。

散射光调控：从“看不见”到“看得清”

彭彤表示，生物组织对光的散射是制约光学显微实现深层、清晰成像的主要障碍。研究团队通过对光场的精确调控，使散乱的光线恢复有序，有效化解了光线传输路径上的干扰难题，实现了从“看不见”到“看得见”再到“看得清”的突破。

“我们通过对光场的精确调控，让散乱的光线恢复有序，有效化解了光线传输路径上的干扰难题。”——西安光机所彭彤副研究员

技术原理拆解

波前整形是一种通过调整光波前相位来补偿或预补偿散射效应的技术。图像扫描显微则通过逐点扫描并收集散射光信号，重构出深层样本的清晰图像。两者联合可在多层散射介质中重建高分辨率图像。

研究团队背景

西安光机所姚保利研究员团队近年来在透过散射介质成像和光学显微成像领域进行了深入研究，此前已取得系列进展，包括透过动态散射介质成像、透过散射介质的非侵入显微成像以及双光子自适应光学成像等。