基于全参数优化超分辨透镜和频域重建的三维声学成像

李飞1, 李宗霖1, 邱继繁1
1中国科学院深圳先进技术研究院
Publié en 2025

打破波动效应的物理衍射极限,实现超分辨成像,始终是科研人员致力实现的重要目标。声学超透镜因具备灵活的声场调控能力,在突破传统衍射极限,提升超声成像横向分辨率,实现亚波长成像方面展现出显著优势。然而,这类超透镜在实际工作中往往存在固有的“滤波效应”,脉冲展宽直接引发纵向分辨率的大幅下降,长期制约着声学超透镜在医学诊断、精密检测等实际应用中的推广与发展。在本研究中,借助 COMSOL Multiphysics平台进行系统的数值仿真,并结合实验验证,设计和实现一个全参数优化的声学超透镜,成功实现了超分辨脉冲-回波成像。在基频成像模式下,该超透镜调制产生的聚焦波束能够达到80 µm(≈0.37λ)的横向分辨率,有效突破了传统的衍射极限;在采用频域重构方法后,纵向分辨率进一步提升至296 µm(≈1.36λ)。同时,研究团队还利用超声在水中传播时的非线性效应,在二次谐波成像模式下实现了更高的成像精度,横向分辨率提高至44 µm(≈0.2λ),纵向分辨率则提升至148 µm(≈0.68λ)。

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