Баллистические фотоны - это световые фотоны, которые проходят через рассеивающую ( мутную ) среду по прямой линии. Также известен как баллистический свет . Если лазерные импульсы проходят через мутную среду, такую как туман или ткани тела , большинство фотонов либо рассеиваются случайным образом, либо поглощаются. Однако на небольших расстояниях несколько фотонов проходят через рассеивающую среду по прямым линиям. Эти когерентные фотоны называются баллистическими фотонами. Фотоны, которые слегка рассеиваются, сохраняя некоторую степень когерентности , называются фотонами змеи .
При эффективном обнаружении баллистические фотоны находят множество применений, особенно в когерентных системах медицинской визуализации высокого разрешения . Баллистические сканеры (использующие сверхбыстрые временные ворота) и оптическая когерентная томография (ОКТ) (использующая принцип интерферометрии ) - это лишь две из популярных систем визуализации, которые полагаются на обнаружение баллистических фотонов для создания изображений с ограничением дифракции . Преимущества перед другими существующими методами визуализации (например, ультразвуковой и магнитно-резонансной томографией ) заключаются в том, что баллистическая визуализация может достигать более высокого разрешения порядка от 1 до 10 микрометров, однако она страдает от ограниченной глубины визуализации. Кроме того, часто измеряются более рассеянные «квазибаллистические» фотоны для увеличения «силы» сигнала (т. Е. Отношения сигнал / шум ).
Из-за экспоненциального уменьшения (по отношению к расстоянию) баллистических фотонов в рассеивающей среде часто к необработанным захваченным баллистическим изображениям применяются методы обработки изображений для восстановления высококачественных. Целью методов баллистической визуализации является отклонение небаллистических фотонов и удержание баллистических фотонов, несущих полезную информацию. Для выполнения этой задачи используются специфические характеристики баллистических фотонов по сравнению с небаллистическими фотонами, такие как время пролета через когерентно-стробируемое изображение, коллимацию, распространение волнового фронта и поляризацию. [1]
Рекомендации
- ^ Лихонг В. Ван; Синь-и Ву (26 сентября 2012 г.). Биомедицинская оптика: принципы и изображения . Джон Вили и сыновья. С. 3–. ISBN 978-0-470-17700-6.
- К. Ю и Р. Р. Альфано, «Когерентные и некогерентные компоненты прямого рассеяния света в случайных средах с временным разрешением», Optics Letters 15, 320–322 (1990).
- С. Фарсиу, Дж. Кристоферсон, Б. Эрикссон, П. Миланфар, Б. Фридлендер, А. Шакури, Р. Новак, « Статистическое обнаружение и отображение объектов, скрытых в мутной среде, с использованием баллистических фотонов », Applied Optics , vol. 46, нет. 23, стр. 5805–5822, август 2007 г.