貝塞爾光束在生物醫學顯微成像技術中的應用（特邀）

陳雪利，王鑫宇，閆天宇，曾琦，徐欣怡，謝暉

（西安電子科技大學生命科學技術學院西安市跨尺度生命信息智能感知與調控重點實驗室，西安710126）

0 引言

自從DURNIN J 于1987年將“無衍射光束”引入光學領域以來，無衍射光束在理論和實驗上都得到了深入的研究［1-2］。無衍射光束包括一系列光束，其中最常見的為貝塞爾光束和艾里光束。無衍射光束在傳輸過程中不發生衍射和擴散，可以在較長的距離上保持其緊密聚焦特性。除此之外，無衍射光束還具有自重構特性［3-6］，這是指遇到散射粒子等障礙物后可在其后重新形成無衍射光束。無衍射光束在成像、微操控、非線性光學等領域都有著廣泛的應用，本文將重點關注無衍射光束中的貝塞爾光束。

WEN W 等比較了貝塞爾-高斯光束與艾里光束在相同條件下的相似性演化，發現貝塞爾-高斯光束具有更強的自重構能力，比艾里光束更穩定［7］。貝塞爾光束的這兩個特性能夠提供高斯光束無法比擬的優勢，無衍射特性能夠為成像獲取更大的景深，這在高速多光子熒光顯微成像、多光子三維顯微成像、三維區域的二維投影成像、大尺度光片熒光顯微成像等方面取得了廣泛的應用；而自重構特性則滿足了各種成像手段在結構復雜的散射介質中增大成像深度的需求。本文將介紹幾種實驗室常用的貝塞爾光束的產生方法，并按照成像方式總結貝塞爾光束的應用。

1 貝塞爾光束簡介

貝塞爾函數是亥姆霍茲方程的精確解，而貝塞爾光束數學上可用貝塞爾函數來表示。……