近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展、介觀物理研究的深入、計(jì)算成像思想的完善和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了以物理機(jī)制為基礎(chǔ)的計(jì)算光學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展。計(jì)算光學(xué)成像技術(shù)作為新型的成像手段，不僅推動(dòng)了傳統(tǒng)成像技術(shù)的發(fā)展，而且在解決散射成像方面表現(xiàn)出了得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

在彈道光提取方面，自適應(yīng)光學(xué)成像技術(shù)、光學(xué)相干層析技術(shù)、共聚焦顯微技術(shù)、多光子顯微技術(shù)、光聲顯微技術(shù)、復(fù)合熒光分子層析技術(shù)、多光譜光聲層析技術(shù)等光學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，解決了天文成像、水下探測(cè)和生物成像等領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。

在散射光利用方面，空間光調(diào)制器（SLM）、數(shù)字微鏡器件（DMD）、微機(jī)電系統(tǒng)調(diào)制器（MEMS）等數(shù)字波前整形器件的出現(xiàn)，促進(jìn)了計(jì)算成像技術(shù)與散射成像技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，涌現(xiàn)出了許多新型的光學(xué)成像技術(shù)，如光學(xué)相位共軛、波前反饋調(diào)節(jié)、光學(xué)傳輸矩陣等，極大地促進(jìn)了散射成像技術(shù)在顯微成像領(lǐng)域的應(yīng)用。

縱觀散射成像的發(fā)展歷程，散射成像技術(shù)已從早期的基礎(chǔ)理論研究發(fā)展到了實(shí)驗(yàn)室中的模型驗(yàn)證研究，繼而又發(fā)展到了透過散射介質(zhì)成像的應(yīng)用研究。目前，透過散射介質(zhì)的成像方法主要有波前整形和基于光學(xué)記憶效應(yīng)的散射成像技術(shù)。

基于波前整形的散射成像技術(shù)

波前整形技術(shù)包含光學(xué)相位共軛、基于反饋優(yōu)化的波前整形和光學(xué)傳輸矩陣技術(shù)三部分，該技術(shù)主要研究光波在介質(zhì)中的傳播規(guī)律及特性，為散射效應(yīng)的利用奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究表明，波前整形技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)成像、超分辨成像和光通信等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

光學(xué)相位共軛

光學(xué)相位共軛技術(shù)是時(shí)間反演技術(shù)在光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，最早的光學(xué)相位共軛技術(shù)通過在照相板上記錄全息圖來實(shí)現(xiàn)。本質(zhì)上，光學(xué)相位共軛技術(shù)利用的是光傳播的可逆性，獲得透過介質(zhì)后的光場分布后，反向輸入透射光場的相位共軛波形，就可以重建原始的入射光場。

光學(xué)相位共軛的實(shí)現(xiàn)步驟可以分為兩步：光場信息的記錄和相位共軛光的生成。按照相位共軛光產(chǎn)生方式的不同，光學(xué)相位共軛技術(shù)可以分為非線性光學(xué)相位共軛技術(shù)和數(shù)字光學(xué)相位共軛技術(shù)兩類。前者可以使用數(shù)字全息或定量相位成像技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，后者則可以通過空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)非線性過程的差異，非線性光學(xué)相位共軛技術(shù)可以分為三波混頻相位共軛技術(shù)、四波混頻相位共軛技術(shù)、受激布里淵散射相位共軛技術(shù)和光折變晶體相位共軛技術(shù)。與數(shù)字光學(xué)相位共軛技術(shù)相比，非線性光學(xué)相位共軛技術(shù)在模式耦合效率方面具有較大優(yōu)勢(shì)，因此，非線性光學(xué)相位共軛技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)方面仍具有很大潛力。

SLM和DMD等元件的出現(xiàn)，使得數(shù)字光學(xué)相位共軛調(diào)制變成可能。數(shù)字光學(xué)相位共軛技術(shù)的工作原理如圖１所示（EO代表電光調(diào)制器，OPC代表光學(xué)相位共軛，Ref代表參考光）。在獲得輸出場的光場信息后，利用數(shù)字元器件產(chǎn)生相位共軛光，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)透過散射介質(zhì)的聚焦和成像。如何提高數(shù)字光學(xué)相位共軛技術(shù)的效率問題，將決定數(shù)字光學(xué)相位共軛技術(shù)在未來應(yīng)用中的地位。

圖1.數(shù)字光學(xué)相位共軛示意圖