研究過程中捕捉的時序光強分布圖像顯示(左圖為初始光場，右圖為經無引導優化的光場)，優化后的光場時間波動顯著降低。

科學家們發現了一種新方法，可以使光束在動態散射介質(如湍流大氣或活體組織)中實現穩定傳輸。

?？巳卮髮WDavid Phillips教授和Simon Horsley教授領導的物理學家團隊，展示了如何通過精心設計光束形態，使其在傳播過程中不受介質運動影響。這項突破性技術有望為更高分辨率的生物醫學成像和光通信系統中更快速的數據傳輸鋪平道路。

相關研究論文為《Threading light through dynamic complex media》為題目，發表于《自然·光子學》期刊上。

當激光束照射運動物體時，光的散射方式會隨時間改變。這種現象會對成像和光數據傳輸造成干擾，因為介質運動可能破壞光載信息的完整性。

這正是我們觀測到星光閃爍的原因——地球大氣層對星光的散射方式持續變化所致。

研究團隊發現，動態散射介質在任何時刻都同時存在運動快慢不同的區域。這一關鍵觀察成為整個研究的起點。

Phillips教授解釋道："挑戰在于，我們無法預知湍流大氣或活體組織等散射介質中這些快慢區域的分布。因此我們致力于開發能自動定位最穩定區域，并優先引導光束通過這些通道的技術。"

為尋找這些隱藏的穩定通道，研究人員采用了受人工神經網絡訓練啟發的優化方法。這種智能算法能快速篩選海量可能性，鎖定最優解決方案。團隊將該技術應用于激光束形態優化，通過介質傳輸實驗快速篩選出時間波動最小的光束構型。優化后的光束成功規避了介質的快速運動區域，集中于靜態或緩慢移動的穩定區域。

無引導優化

物理伴隨優化

時間平均傳輸矩陣

Phillips教授表示：“實際效果遠超預期，這項技術在多個領域都具有廣闊應用前景，令我們倍感振奮?！蹦壳把芯繄F隊正在探索如何將該技術應用于改進光通信系統和柔性顯微內窺鏡。

該國際合作項目由英國?？巳卮髮WPhillips教授"結構光研究組"主導，并與法國雷恩大學Philipp del Hougne博士團隊合作完成。

審核編輯 黃宇