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基于数字光学相位共轭的新型光镊技术研究的任务书
任务书
一、研究背景
光镊是一种利用光学原理实现对微纳米尺度物质的操控技术。它因操作简单、无损、灵活性高等优势受到广泛的关注，并在多个领域得到了广泛的应用。现有的光镊技术主要是基于焦平面光学镊子和光学微成型技术，但由于其受到空气和膜相互作用的影响，限制了操作的精度和效果。
数字光学相位共轭(DigitalOpticalPhaseConjugation，DOPC)技术是一种光学复原技术，它可以将一个经过散射介质的光场复原到介质的反面。可以用该技术去除散射和吸收介质对光的影响，从而在非透明介质中实现精确的光学成像和操控。基于DOPC的新型光镊技术可以摆脱传统光学镊子的束缚，克服传统光学镊子因光场的衍射、衍射造成的光学扰动和介质散射等因素的影响。因此，该技术被认为是一种很有应用前景的新型光学技术。
二、研究目标
本研究旨在基于数字光学相位共轭技术，开发一种新型光镊技术，可以在非透明介质中实现高度精确的光学成像和操纵。具体目标如下：
1.设计并制备基于数字光学相位共轭的新型光镊系统。
2.研究并优化数字光学相位共轭算法，实现对散射介质的精确成像和反向操纵。
3.开发新型光学镊子控制软件，使其可以与现有图像处理软件相结合，实现更灵活的操作模式。
4.对新型光学镊子的性能进行测试，验证其在非透明介质中实现高度精确的操作的能力。
三、研究内容
1.基于数字光学相位共轭的新型光镊系统的设计和制备。
设计新型光镊系统，并选取合适的器材制备样机，具体包括：激光光源、相干光源、补偿光学系统、相位调制器、反向光学系统和成像探测器等。
2.研究并优化数字光学相位共轭算法
通过计算机模拟和实际实验，研究优化数字光学相位共轭算法，消除饱和噪声等影响因素，实现高精度、高保真度的成像和操纵。
3.开发光学镊子控制软件
开发新型光学镊子控制软件，实现更灵活、便利的操作模式，并将其与现有图像处理软件相结合，实现对图像数据的处理和操作。
4.对新型光学镊子的性能测试
将新型光学镊子投入实际操作中，对其进行性能测试，包括精度、稳定性、成像质量和操作效率等指标，为进一步优化和应用提供基础数据。
四、研究方法
1.理论研究方法
通过文献阅读、专家讲座和学术研讨等方式，理解数字光学相位共轭的原理和应用，掌握其在光学成像和操纵中的优势和应用现状。
2.实验方法
搭建数字光学相位共轭的光学系统样机，并进行成像和操纵的实验，主要包括粒子成像、光学旋转、光力学探测等操作。
3.数据分析方法
通过图像处理、数字信号处理和统计分析等方法，对新型光学镊子系统的性能进行定量分析和优化，以提高其操作精度和效率。
五、研究意义
本研究将探索基于数字光学相位共轭的新型光镊技术，旨在解决传统光学镊子受到衍射、散射等环境因素影响时操作效果下降的问题，以达到在非透明介质中实现高效精确操作的目标。该技术可以被广泛应用于生物医学、电子工程、材料科学和纳米技术等领域，对相关学科的发展和应用具有重要的推动作用。
六、研究进度安排
1.第一年：系统设计和制备，关键器材采购；
2.第二年：优化数字光学相位共轭算法，设计光学镊子控制软件；
3.第三年：进行性能测试，完善软硬件系统，并进行初步的应用研究。
七、预期成果
1.发表1~2篇光学成像和操纵的相关学术论文；
2.完成数字光学相位共轭的新型光镊技术样机制备和相关性能测试报告；
3.开发出新型光学镊子的控制软件，并与现有图像处理软件相结合。
八、参考文献
1.Mohanty,S.K.,Nageswara,R.K.,andKorampally,V.(2018).Imagingthroughscatteringmedia:areview.Recenttrendsinopticalimaging.
2.Luo,Y.,Kratky,J.,Khairy,K.,Gunther,C.,andPlamann,K.(2019).Humanvision-basedadaptivemicroscopyusingadigitalmicromirrordevice.
3.Wang,L.V.,andHu,S.(2012).Photoacoustictomography:invivoimagingfromorganellestoorgans.Science,335(6075),1458-1462.