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Bildgebung in streuenden Medien

Bildgebung in streuenden Medien

E-Mail:  maik.rahlves@hot.uni-hannover.de
Jahr:  2017
Förderung:  Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur (MWK)

Bildgebung in komplexen Medien, wie etwa stark streuendem biologischem Gewebe, bleibt eine der großen Herausforderungen der modernen Optik. Während sich Licht in dem Medium ausbreitet wird es mehrfach gestreut und seine optische Wellenfront stark verzerrt. Das Bild eines innerhalb oder hinter der trüben Schicht verborgenen Objekts wird dadurch unscharf oder völlig unkenntlich. 

Umgekehrt beeinflusst Streuung auch das Licht, das auf die Probe eingestrahlt wird, etwa wenn ein hinter einer streuenden Schicht verborgenes Objekt beleuchtet werden soll, wie es zum Beispiel in der Fluoreszenzmikroskopie der Fall ist: Das trübe Medium verzerrt die Wellenfront des eingestrahlten kohärenten Lichts und auf dem Objekt entsteht eine diffuse Intensitätsverteilung („Laser Speckle“) anstelle eines scharfen Fokus.

Die jüngste Entwicklung von hochauflösenden Flüssigkristalldisplays ermöglicht die räumliche Manipulation der optischen Wellenfront bis zu einer Größenordnung von wenigen Mikrometern. Diese Art der Modulation ist in der Lage, Streueffekte zu kompensieren und somit das Licht auf Objekte zu fokussieren, die hinter einer trüben Schicht verborgen sind. Hierzu wird ein geeignetes Modulationsmuster auf die optische Wellenfront aufgebracht, welches zum Beispiel iterativ oder durch direktes Messen der gestreuten Wellenfront ermittelt werden kann.

Das Ziel dieses Projekts ist es, optische Wellenfrontformung zur Bildgebung in stark streuenden Medien, wie etwa biologischem Gewebe, zu untersuchen. Hierfür werden Verfahren zur Kompensation von Streueffekten in trüben Medien sowie zur Strahlformung getestet. Diese Methoden werden mit etablierten bildgebenden Verfahren wie Konfokaler Mikroskopie oder optischer Kohärenztomographie (OCT) kombiniert, um die Abbildungsleistung und Eindringtiefe der Systeme zu verbessern.              

Dieses Projekt wird vom Niedersächsischen Ministerium für Wissenschaft und Kultur (MWK) durch das Programm Tailored Light gefördert.

Weitere Informationen:  www.tailored-light.uni-hannover.de