生物組織結構復雜，入射光在其內部傳播時會發生多重散射，導致成像過程如同穿越多層“迷霧”，光束迅速失序擴散，最終在探測器上形成模糊散斑。怎樣穿越這團“迷霧”看清組織深處的細胞活動，一直是光學顯微領域的難題。

近日，中國科學院西安光機所傳來消息：為破解這一難題，該所瞬態光學研究室姚保利研究員團隊創新提出“無導星雙向波前校正成像技術”，讓因散射失序的光線恢復秩序，在樣品背后重新聚成一個小光點，實現圖像從“看不見”到“看得見”再到“看得清”的重大突破。

該技術的核心是把樣品自己反射回來的光當作“反饋信號”，通過一台空間光調制器，同時對入射照明光和返回探測光兩條路徑的波前畸變進行補償，達到非侵入、無需熒光標記的光學重聚焦。

“這就像給每一束走散的光都配上一副‘導航儀’，讓它們從四面八方被重新拉回同一條跑道。”團隊成員、副研究員彭彤進一步解釋，“這一技術將波前整形與圖像掃描顯微技術融合，通過逐層散射補償和逐步增加調控單元的策略，既保証了校正精度，又提升了計算效率。”

實驗中，團隊用3層散射介質來模擬生物組織，相當於一連穿透3塊磨砂玻璃。實驗結果証明，系統不僅成功在介質后方實現了高質量聚焦，還把圖像分辨率提高了一大截——比單純散射校正后的圖像清晰度提升了約1.76倍，原先看不見的細節清晰可辨。

彭彤說：“從‘看不見’到‘看得見’再到‘看得清’，關鍵就在於對光場的精確調控，把散亂的光線恢復有序。”

這項技術突破化解了長久以來光學顯微成像中照明與探測路徑散射畸變難以同時補償的痛點，為生物組織深層高分辨成像開辟了新途徑，未來有望應用於生物醫學檢測等方向。

該研究獲得國家自然科學基金、國家重點研發計劃、陝西省重點研發計劃等項目的支持。相關研究成果發表在國際期刊《物理期刊：光子學》上。（記者 孫亞婷）