Multi-point optical focusing based on enhanced multi-objective optimized wavefront shaping

波前 计算机科学 人工神经网络 排名(信息检索) 遗传算法 领域(数学) 点(几何) 光学 算法 人工智能 物理 数学 机器学习 几何学 纯数学
作者
Yue Hu,Mingzhe Hu,Junjie Zhou,Yingchun Ding
出处
期刊:Optics Communications [Elsevier BV]
卷期号:547: 129836-129836
标识
DOI:10.1016/j.optcom.2023.129836
摘要

The phenomenon of multiple scattering has limited the development and application of many optical techniques, especially in the biomedical field. Feedback wavefront shaping methods used to overcome multiple scattering have some problems such as long optimization time. We have developed a new enhanced multi-objective optimization algorithm for wavefront shaping multi-point optical focusing, the neural network enhanced non-dominated ranking genetic algorithm (NN-NSGA2). This hybrid algorithm combines the neural network algorithm and the non-dominated ranking genetic algorithm by using the neural network predicted mask as the initial mask of the non-dominated ranking genetic algorithm, and the non-dominated ranking genetic algorithm is optimized on the basis of this initial mask. The multi-point uniform focusing of light through the scattering medium is achieved by numerical simulation and experimental study, which improves the enhancement factor value by about 10% and saves about 30% of the optimization time relative to the unenhanced multi-objective optimization algorithm, demonstrating the powerful focusing capability of the algorithm in multipoint optical focusing. Our research will have broad application prospects in many fields such as biomedicine and light manipulation in the future.
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