Отправить статью по E-mail 
СКРЫТАЯ КОГЕРЕНТНАЯ СТРУКТУРА И ФАЗОВЫЕ КОРРЕЛЯЦИИ НЕПОЛЯРИЗОВАННОГО СВЕТА ПРИ МНОГОКРАТНОМ РАССЕЯНИИ
- Авторы: Меглинский И.В.1,2, Тучин В.В.3,4,5
-
Учреждения:
- Aston Institute of Photonic Technologies, College of Engineering & Physical Sciences, Aston University
- Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет)
- Институт физики, Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
- Научный медицинский центр, Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
- Институт проблем точной механики и управления, Федеральный исследовательский центр "Саратовский научный центр Российской академии наук"
- Выпуск: Том 524, № 1 (2025)
- Страницы: 23-32
- Раздел: ФИЗИКА
- URL: https://ogarev-online.ru/2686-7400/article/view/356208
- DOI: https://doi.org/10.7868/S3034508125050044
- ID: 356208
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Представлена новая концептуальная трактовка природы деполяризованного света, согласно которой свет, претерпевший многократное рассеяние в мутной дисперсной среде, хотя и является формально неполяризованным, сохраняет скрытую когерентную структуру. В противоположность свету от некогерентных источников (например, солнечного света), состоящему из коротких некоррелированных волновых пугов, рассеянный когерентный лазерный свет может рассматриваться как систематически организованная суперпозиция циркулярно-поляризованных компонент с противоположными знаками спиральности и устойчивыми фазовыми связями. Показано, что кажущаяся деполяризованность рассеянного света обусловлена не рандомизацией как таковой, а исключительно структурированным наложением лево- и право-циркулярно-поляризованных пар волновых пугов, что указывает на возможность существования макроскопических фазовых корреляций рассеянного поля в оптически плотных дисперсных средах, включая биологические ткани. Полученные результаты принципиально расширяют возможности биомедицинской поляриметрии, раскрывая ее потенциал, в том числе как своего рода аналог квантового сенсорного метода, способного распознавать и использовать запутанные фазовые состояния, возникающие в результате естественных когерентных процессов рассеяния в биологических средах.
Об авторах
И. В. Меглинский
Aston Institute of Photonic Technologies, College of Engineering & Physical Sciences, Aston University; Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет)
Email: tuchinvy@mail.ru
Birmingham, The United Kingdom; Москва, Россия
В. В. Тучин
Институт физики, Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского; Научный медицинский центр, Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского; Институт проблем точной механики и управления, Федеральный исследовательский центр "Саратовский научный центр Российской академии наук"Саратов, Россия
Список литературы
- Meglinski I., Novikova T., Dholakia K. Polarization and orbital angular momentum of light in biomedical applications: Feature issue introduction // Biomed. Opt. Express. 2021. V. 12. 6255.
- He C., He H., Chang J. et al. Polarisation optics for biomedical and clinical applications: a review // Light Sci. Appl. 2021. V. 10. 194.
- Qi J., Elson D.S. Mueller polarimetric imaging for surgical and diagnostic applications: a review // J. Biophoton. 2017. V. 10. P. 950–982.
- Tuchin V.V. Polarized light interaction with tissues // J. Biomed. Opt. 2016. V. 21 (7). 071114.
- Kunnen B., Macdonald C., Doronin A., Jacques J., Eccles M., Meglinski I. Application of circularly polarized light for non-invasive diagnosis of cancerous tissues and turbid tissue-like scattering media // J. Biophoton. 2015. V. 8. P. 317–323.
- Кузьмин В.Л., Меглинский И.В. Зависимость круговой поляризации обратно-рассеянного света в случайных средах от анизотропии рассеивателей // Оптика и спектроскопия. 2010. Т. 108. № 1. C. 105–112.
- Кузьмин В.Л., Меглинский И.В. Аномальные поляризационные эффекты при рассеянии света в случайных средах // ЖЭТФ. 2010. Т. 137. № 5. C. 848–860.
- Macdonald C.M., Jacques S.L., Meglinski I.V. Circular polarization memory in polydisperse scattering media // Phys. Rev. E. 2015. V. 91. 033204.
- Bicout D., Brosseau C., Martinez A.S., Schmitt J.M. Depolarization of multiply scattered waves by spherical diffusers: Influence of the size parameter // Phys. Rev. E. 1994. V. 49. 1767.
- Hielscher A.H., Mourant J.R., Bigio I.J. Influence of particle size and concentration on the diffuse backscattering of polarized light from tissue phantoms and biological cell suspensions // Appl. Opt. 1997. V. 36. 125.
- Rojas-Ochoa L.F., Lacoste D., Lenke R., Schurtenberger P., Scheffold F. Depolarization of backscattered linearly polarized light // J. Opt. Soc. Am. A. 2004. V. 21. 1799.
- Goldstein D. Polarized Light. N.Y.: Dekker, 2003.
- Compact Polarimeter PAX1000 Operation Manual. Bergkirchen, Ger.: Thorlabs GmbH, 2022.
- Collett E., Schaefer B. Polarized Light for Scientists and Engineers. Polawave Group, Incorporated, 2012.
- Zhmyakov D.A., Sinichkin Y.P., Zakharov P.V., Agafonov D.N. Residual polarization of non-coherently backscattered linearly polarized light: the influence of the anisotropy parameter of the scattering medium // Waves in Random Media. 2001. V. 11 (4). P. 395–412.
- Meglinski I. et al. Shedding the Polarized Light on Biological Tissues. Singapore: Springer, 2021. (Springer Briefs in Applied Sciences and Technology).
- Городищев Е.Е., Кузовцев А.И., Роговиц Д.Б. Условия сохранения циркулярной поляризации света в сильно рассеивающих средах // Квантовая электроника. 2016. V. 46 (10). P. 947–952.
- MacKintosh F.C., Zhu J.X., Pine D.J., Weitz D.A. Polarization memory of multiply scattered light // Phys. Rev. B. 1989. V. 40 (13). P. 9342–9345.
- Zimnyakov D.A. On some manifestations of similarity in multiple scattering of coherent light // Waves in Random Media. 2000. V. 10 (4). P. 417–434.
- Zimnyakov D.A., Tuchin V.V., Yodh A.G. Characteristic scales of optical field depolarization and decorrelation for multiple scattering media and tissues // J. Biomed. Opt. 1999. V. 4. P. 157–163.
- Lopushenko I., Bykov A., Meglinski I. Depolarization composition of the back-scattered circularly polarized light // Phys. Rev. A. 2023. V. 108. LO41502.
- Lopushenko I., Sieryi O., Bykov A., Meglinski I. Exploring the evolution of circular polarized light backscattered from turbid tissue-like disperse medium utilizing generalized Monte Carlo modeling approach with a combined use of Stokes and Jones-Mueller formalisms // J. Biomed. Opt. 2024. V. 29 (5). 052913.
- Wolf E. Coherence properties of partially polarized electromagnetic radiation // Nuovo Cim. 1959. V. 13. P. 1165–1181.
- Бори М., Волоф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973. 719 с.
- Meglinski I., Lopushenko I., Sdobnov A., Bykov A. Phase preservation of orbital angular momentum of light in multiple scattering environment // Light Sci. Appl. 2024. V. 13. 214.
- Khanom F., Mohamed N., Lopushenko I., Sdobnov A., Doronin A., Bykov A., Rafailov E. Meglinski I. Twists Through Turbidity: Propagation of Light Carrying Orbital Angular Momentum through a Complex Scattering Medium // Sci. Rep. 2024. V. 14. 20662.
- Zhang Y. et al. Quantum imaging of biological organisms through spatial and polarization entanglement // Sci. Adv. 2024. № 10. eadk1495.
Дополнительные файлы
