СКРЫТАЯ КОГЕРЕНТНАЯ СТРУКТУРА И ФАЗОВЫЕ КОРРЕЛЯЦИИ НЕПОЛЯРИЗОВАННОГО СВЕТА ПРИ МНОГОКРАТНОМ РАССЕЯНИИ

Обложка
  • Авторы: Меглинский И.В.1,2, Тучин В.В.3,4,5
  • Учреждения:
    1. Aston Institute of Photonic Technologies, College of Engineering & Physical Sciences, Aston University
    2. Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет)
    3. Институт физики, Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
    4. Научный медицинский центр, Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
    5. 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

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт 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

  1. 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.
  2. He C., He H., Chang J. et al. Polarisation optics for biomedical and clinical applications: a review // Light Sci. Appl. 2021. V. 10. 194.
  3. Qi J., Elson D.S. Mueller polarimetric imaging for surgical and diagnostic applications: a review // J. Biophoton. 2017. V. 10. P. 950–982.
  4. Tuchin V.V. Polarized light interaction with tissues // J. Biomed. Opt. 2016. V. 21 (7). 071114.
  5. 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.
  6. 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.
  7. Кузьмин В.Л., Меглинский И.В. Аномальные поляризационные эффекты при рассеянии света в случайных средах // ЖЭТФ. 2010. Т. 137. № 5. C. 848–860.
  8. Macdonald C.M., Jacques S.L., Meglinski I.V. Circular polarization memory in polydisperse scattering media // Phys. Rev. E. 2015. V. 91. 033204.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. Goldstein D. Polarized Light. N.Y.: Dekker, 2003.
  13. Compact Polarimeter PAX1000 Operation Manual. Bergkirchen, Ger.: Thorlabs GmbH, 2022.
  14. Collett E., Schaefer B. Polarized Light for Scientists and Engineers. Polawave Group, Incorporated, 2012.
  15. 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.
  16. Meglinski I. et al. Shedding the Polarized Light on Biological Tissues. Singapore: Springer, 2021. (Springer Briefs in Applied Sciences and Technology).
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. 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.
  21. Lopushenko I., Bykov A., Meglinski I. Depolarization composition of the back-scattered circularly polarized light // Phys. Rev. A. 2023. V. 108. LO41502.
  22. 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.
  23. Wolf E. Coherence properties of partially polarized electromagnetic radiation // Nuovo Cim. 1959. V. 13. P. 1165–1181.
  24. Бори М., Волоф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973. 719 с.
  25. 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.
  26. 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.
  27. Zhang Y. et al. Quantum imaging of biological organisms through spatial and polarization entanglement // Sci. Adv. 2024. № 10. eadk1495.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).