Διδακτορικός Φοιτητής

ΜΙΧΑΗΛ ΜΥΛΩΝΑΚΗΣ

Email

milmikis@materials.uoc.gr

Τηλέφωνο

Γραφείο

Προσωπική ιστοσελίδα

Θέμα διδακτορικού

Wavefront Shaping for Microscopic Imaging of Biological Samples

Διαμορφωμένα Οπτικά Κύματα για Μικροσκοπική Απεικόνιση Bιολογικών Δειγμάτων

Επιβλέπων

ΠΑΠΑΖΟΓΛΟΥ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ, Αναπληρωτής καθηγητής, Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών - ΠΚ

Μέλη Επιτροπής

ΤΖΩΡΤΖΑΚΗΣ ΣΤΥΛΙΑΝΟΣ, Καθηγητής, Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών - ΠΚ

ΖΑΧΑΡΑΚΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ, Ερευνητής Β΄, ΙΤΕ, Ηράκλειο Κρήτης

Abstract

Imaging of biological samples is one of the driving application fields of optical microscopy. Although several other imaging techniques have been developed the simplicity, the effectiveness and the non-invasive nature of optical microscopy are the key factors of its widespread use in Biology. An important limiting factor for optical microscopy is the scattering of light as it propagates through biological tissue. The inherent random variations of the optical properties, lead to a diffusion dominated propagation that drastically limits the effective imaging range down to 1 mm. On the other hand, recent advances in the spatial modulation of the light beam that illuminates the sample combined with analysis of the detected light distribution have opened the way to beat the diffusion limit. The goal of this PhD thesis is to increase the effective imaging range in diffusive samples by combining, in an adaptive dynamic loop, high resolution spatial wavefront and/or polarization control with high speed sophisticated fuzzy logic numerical processing of the feedback from the scattered light detection.

Περίληψη

Η απεικόνιση των βιολογικών δειγμάτων αποτελεί ένα από τα κύρια πεδία εφαρμογών της οπτικής μικροσκοπίας. Παρά την ανάπτυξη διάφορων άλλων απεικονιστικών τεχνικών, η απλότητα, η αποτελεσματικότητα και ή μη-καταστροφική φύση της οπτικής μικροσκοπίας είναι οι κύριοι λόγοι για την ευρεία χρήση της στην Βιολογία. Ένας σημαντικός περιοριστικός παράγοντας της οπτικής μικροσκοπίας είναι η σκέδαση του φωτός καθώς αυτό διαδίδεται μέσα από τον βιολογικό ιστό. Οι εγγενείς τυχαίες διαταραχές των οπτικών ιδιοτήτων, οδηγούν σε διάδοση που κυριαρχείται από την διάχυση, η οποία περιορίζει δραστικά το βάθος απεικόνισης σε διαστάσεις του ενός χιλιοστού. Από την άλλη πλευρά, όπως προκύπτει από πρόσφατες μελέτες, το όριο που θέτει η διάχυση φαίνεται ότι μπορεί υπερνικηθεί συνδυάζοντας την χωρική διαμόρφωση της δέσμης που φωτίζει το δείγμα με την ανάλυση της κατανομής της ανιχνευόμενης δέσμης. Στόχος της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής είναι η αύξηση του βάθους απεικόνισης σε δείγματα που διαχέουν το φως συνδυάζοντας, σε ένα προσαρμοστικό δυναμικό βρόγχο, την υψηλής ανάλυσης χωρική διαμόρφωση του μετώπου κύματος (ή και της πόλωσης) με την ταχύτατη αριθμητική επεξεργασία ασαφούς λογικής της ανάδρασης που λαμβάνεται από την ανίχνευση του σκεδαζόμενου φωτός.