研究人员开发了一种可灵活生成各种针状激光束的新方法，狭长的针状光束可用于改进光学相干断层扫描（OCT）技术，光学相干断层扫描常被用在科学研究以及各类临床诊断的无损、通用成像中。

图1:针状光束对人体皮肤进行光学相干断层扫描成像。

针状激光束能够有效扩展OCT系统的焦深，在一段较长的深度变化范围内提高横向分辨率、信噪比、对比度以及图像质量。此前由于缺乏通用、灵活的输出针状光束的方法，输出特定的针形光束一直非常困难。

生成不同长度、直径针状光束的新平台能用来制造各种类型的光束，比如景深极长的光束、或者小于光的衍射极限的光束。

生成的针状光束可用于各类OCT应用中，例如：无需动态聚焦仅使用狭长光束即可实现对视网膜高分辨率OCT成像，过程更快，从而免除了患者的痛楚。这种方法还能对OCT内窥镜的焦深进行扩展，从而提高诊断的准确性。

图2:狭长的针状激光束。

作为一种无创成像工具，OCT在沿成像深度方向的轴向分辨率不变。然而这一轴向分辨率取决于光源，焦深非常小。

为解决这一问题，通常会使用焦点能沿着深度移动的OCT仪器，以捕捉整个目标区域的清晰图像。然而，这种动态聚焦过程会降低成像速度，且不适用于非静态样本的成像。

OCT的物镜通常产生一个焦点，具有一个单一的短焦距。为了增加焦深，研究人员使用了一种称为相位掩模的衍射光学元件，利用微型结构生成各种光模式，从而在轴向产生多个焦点。

研究人员使用随机分布的像素组设计了相位掩模，并特别设计了图案，以创建一个不同于原始焦点的新焦点。随后使用整个相位掩模在轴向产生紧密排列的焦点，从而形成具有长焦深的针形光束。

通过修改焦点位置和相邻两个焦点之间的相位差，能够灵活、精确地改变光束的长度和直径。这种灵活性的实现得益于研究人员开发的计算模型，该模型精确、定量的表征出了光束特性和多焦点设计参数之间的关系。

图3:相位掩模的衍射光学元件具有创建各类光模式的微型结构。

为了成像整个人类表皮层中的单个细胞，他们生成了一个直径小于2微米（细胞分辨率），长度大于80微米（表皮厚度）的针状光束。研究人员还借助一束微米长、8微米直径的光束对长深度范围内的器官结构进行观察，成功捕捉到了活果蝇幼虫心脏跳动的高分辨率动态图像，这是研究心脏病的一个重要模型生物体。

目前研究人员正致力于对此方法进行改进，计划基于他们的模型将衍射光学原件及物镜替换为单个平面超透镜。实际应用中，能够将这种超透镜放在老鼠的头骨上，实时观察老鼠大脑内的神经元动力学。

针状光束能用于提升所有显微成像系统的分辨率，包括用光镊操控粒子、材料加工、共聚焦显微镜、多光子显微镜、光刻和光声断层扫描等系统，模型也能应用于对太赫兹成像中的电磁波整形、甚至用于超声成像中的机械波。