【前沿资讯】无引导星自适应光学技术（CAO）的原理创新、技术突破与应用前景

    一、引言
    自适应光学（Adaptive Optics,AO）系统作为光学成像领域的核心技术，通过实时调整光学元件以补偿像差，已广泛应用于望远镜观测、显微镜成像等场景。传统AO系统的核心依赖于“引导星”（如天体观测中的真实恒星），通过分析引导星的光信号波动实现像差校正。然而，在无标签显微镜等特殊成像场景中，引导星的缺失导致传统AO技术难以适用，成为制约相关领域发展的关键瓶颈。
    针对这一技术痛点，北京师范大学与澳门大学的研究团队联合研发了相关自适应光学（Correlative Adaptive Optics,CAO）技术——一种基于对称性破缺原理的无引导星、无标记波前校正方案。该研究成果已正式发表于光学期刊领域权威期刊《APLPhotonics》（中科院1区，影响因子5.4），为自适应光学技术的场景拓展提供了全新路径。

    二、CAO技术核心原理
    CAO技术的创新核心在于突破了“引导星依赖”的传统框架，通过对称性破缺与偶对称热光（Even-Symmetric Thermal Light,ETL）的强度相关性实现像差校正，其关键原理可概括为三方面：
    偶对称热光的生成机制：研究团队通过相干光束照射商用空间光调制器（Spatial Light Modulator,SLM），高效生成偶对称热光。与自发参量下转换产生的纠缠光子对相比，该光源具备高亮度、易获取的优势，且商用SLM的高功率耐受性与97%以上的光利用率进一步降低了技术落地门槛。
    对称性破缺的反馈应用：当偶对称热光通过扭曲介质时，其对称性会以可测量的方式被破坏。研究团队将扭曲光强度相关函数的关联强度作为核心反馈指标，通过“生成偶对称热光—检测对称性破缺—迭代校正像差”的闭环流程，直接优化成像系统的失真点扩散函数，无需依赖引导星或复杂优化算法。
    双模式适配特性：CAO技术兼具经典光学与量子光学应用潜力，即使在光子通量极低的极端条件下，仍能保持稳定的像差校正效果，为弱光成像等特殊场景提供了技术支撑。

    三、CAO技术的关键突破与优势
    相较于传统AO技术，CAO在技术性能与应用适配性上实现了多重突破：
    无标记、无引导星的双重突破：首次实现无引导星条件下的无标记自适应光学成像，彻底解决了传统AO在无标签显微镜、弱光成像等场景中的适用性难题，拓展了自适应光学的应用边界。
    广谱像差校正能力：在实验验证中，CAO成功消除了倾斜、散光、聚焦误差、对准误差等常见低阶像差，且在严重失真、目标物体部分遮挡的极端情况下仍保持高效校正性能，抗干扰能力显著优于传统方案。
    低成本与高兼容性：依托商用SLM的成熟供应链，CAO的光源生成成本远低于纠缠光子对方案；同时，其核心光学组件与基于SLM、数字微镜装置的计算成像系统高度重叠，仅需调整辅助透镜组即可适配，兼容性极强。

    四、应用前景与行业价值
    CAO技术的研发与落地，对计算成像、生物医学、半导体检测等多个领域具有重要推动意义：
    计算成像系统的优化升级：针对结构照明显微镜（SIM）等计算成像设备普遍存在的伪影问题，CAO提供了简单、非侵入性的像差校正策略，可有效提升成像分辨率与准确性，推动相关设备向更高精度方向发展。据行业数据显示，全球自适应光学市场规模年均复合增长率超25%，CAO技术的商业化有望抢占细分领域先机。
    生物医学成像的技术革新：在无标签显微镜成像中，CAO无需对生物样本进行标记处理，可避免标记物对样本活性的影响，为活体细胞观测、动态生物过程追踪等研究提供更可靠的成像工具。
    跨领域场景的拓展潜力：研究团队计划将CAO技术扩展至其他类型对称性的应用场景，并逐步纳入实际计算成像系统。未来，其应用有望覆盖量子显微镜、单像素成像、深空探测（无引导星区域观测）等多个前沿领域，形成技术辐射效应。

    CAO技术通过原理创新打破了传统自适应光学的技术束缚，其无引导星、无标记、低成本的核心优势，使其在学术研究与产业应用中均具备广阔前景。后续研究将聚焦于两类方向：一是拓展对称性应用范围，进一步提升像差校正的广谱性；二是加速与实际成像系统的集成适配，推动技术从实验室走向商业化落地。
    随着CAO技术的持续迭代，有望成为自适应光学领域的标志性突破，为光学成像技术的发展注入新的活力，助力相关行业实现精度与效率的双重提升。