所属栏目：新闻中心发布时间：2026-04-20浏览量:301
闽南师范大学物理与信息工程学院陈自禹团队在《光学仪器》发表论文《结构光在生物组织中的传输研究综述》，系统梳理了近年来不同结构光(包括不同频率/波长、偏振、振幅/相位、涡旋及相干结构)在复杂生物介质中的传输特性、调控机制及生物医学应用的最新进展。该文不仅总结了现有研究成果，还指出了该领域在理论模型、实验验证及动态组织应用中的关键挑战，为未来面向精准医疗的光学技术发展提供了重要的理论与技术路线图。
结构光凭借其在频率、偏振、振幅、相位及轨道角动量等多维度的可调控特性，为穿透并“看清”高散射性的生物组织提供了革命性工具。论文首先回顾了光与生物组织相互作用的经典研究，进而聚焦于结构光这一前沿方向，从五个核心物理维度系统阐述了其传输规律与应用潜力。
在频率/波长维度，研究揭示了不同波段光的独特优势：近红外与太赫兹波凭借更强的组织穿透能力，在深脑神经调控和无损诊断中展现出巨大潜力。在偏振维度，线偏与圆偏光在组织中表现出差异化的去偏振效应，基于穆勒矩阵的偏振成像技术已成为表征组织微观结构(如病变识别)的强大手段。振幅与相位调控是波前整形技术的核心，结合人工智能算法，能有效补偿散射、实现深层组织的高分辨率聚焦与成像。
携带轨道角动量的涡旋光束是近年来的研究热点。研究发现，高阶涡旋光束在生物组织中具有更强的穿透能力和独特的“光学记忆”效应，对组织折射率变化极为敏感，为高对比度疾病诊断提供了新思路。此外，具有特定空间相干结构的部分相干光束(如高斯-谢尔模型光束)在组织湍流中表现出优于传统高斯光束的稳定性，为复杂动态生物环境中的光学信息传输提供了更优方案。
尽管成果丰硕，该领域仍面临诸多挑战。生物组织的高度异质性与动态变化使得精确建模与仿真异常困难，而基于真实活体组织的实验数据仍较为匮乏。未来，推动人工智能与光学技术的深度融合，发展更能反映生物复杂性的多物理场耦合模型，并开展更多在体实验验证，将是突破现有瓶颈、最终实现结构光在临床诊断、神经调控及光动力治疗等领域规模化应用的关键。