論文信息

背景引入

光學散射是自然界中一種普遍的物理現象，光散射是由于光在介質中傳播路徑的復雜性和時空不均勻性所致，例如，在生物樣品和白色涂料等復雜光子介質中廣泛存在結構無序和不均勻性。光在通過無序介質時不可避免地會發生多次散射，但光的干涉信息會保留。

研究散射光的干涉具有重大意義，例如安德森局域化、相干背散射(CBS)以及隨機激光現象等都是通過研究散射光的干涉發現。值得注意的是，已證明通過實時反饋或者對透射矩陣的測量，借助波前整形（WFS）技術可以實現對多重散射光進行主動控制。

散射光是通過在入射光的波前上加載一些特定的相位模式來操縱的，這提供了揭示復雜散射過程中基本物理特性的能力，如打開/關閉本征通道、散射介質內部的能量增強、透射特征通道的橫向定位。此外，通過對散射光的控制，對光學成像、光通信、非線性光學以及生物醫療等方面有著非常重要的應用價值。

空間光調制器工作原理

振幅型空間光調制器TSLM023-A的顯示屏采用的是扭曲向列型面板（TN面板），這種液晶工作模式具有旋光作用，能夠改變光的偏振方向。通過對液晶分子進行加電改變液晶偏轉角度，調節旋光效應的強弱，配合偏振器件就能夠實現振幅調制。這個過程中雙折射效應與旋光效應并存，液晶厚度的增加可以使雙折射效應減弱，做到純振幅調制。而當液晶盒的厚度足夠大，且液晶分子傾角較低時，只有相位調制，無振幅調制；在液晶分子傾角較大時，會出現振幅調制，此時振幅和相位同時進行調制, 液晶傾角是由加載在液晶分子兩端的像素電壓決定的，因此液晶像素電壓范圍決定了液晶器件工作在振幅調制區還是相位調制區。所以，通過改變加載的圖像使用TSLM023-A也可以實現一定的相位調制。

本文主要研究工作

文章所采用的實驗裝置如圖1所示，擴束后的532nm光通過振幅型空間光調制器（中科微星 TSLM023-A），采用全息的方式實現對波前的純相位控制。在SLM上使用M個像素來控制波前單個相位，單個像素大小為26um，對應地透射光的可控點總數與像素數相同，即目標區域大小對應SLM像素的數量，通過將測量圖案與目標圖案的高緯度矢量對準來實現純相位控制。

圖1 實驗裝置。在虛線框中，散射樣品被放置在帶有黑條的白紙上，表明樣品強烈散射光。

圖2 模擬結果。具有時間反轉WFS (a)和具有反饋的WFS (c)的三聚焦模式，分別對應于(b)和(d)中的第一個模擬結果。利用時間反轉WFS (b)和反饋WFS (d)在10個不同的模擬中構建的三聚焦模式的峰值-背景比(

審核編輯 黃宇