Genom att forma dess rumsliga vågfront, en laserstråle kan fortplanta sig genom ett starkt spridande medium utan lateral diffusion. Dessutom, tillbakaspridningen av ljus undertrycks. Kredit:Yale University
Forskare har hittat ett sätt att förbehandla en laserstråle så att den kommer in i ogenomskinliga ytor utan att spridas - som en strålkastare som kan skära igenom tung dimma med full styrka.
Upptäckten från forskare vid Yale University och Missouri University of Science &Technology har potentiella tillämpningar för djupvävnadsavbildning och optogenetik, där ljus används för att sondera och manipulera celler i levande vävnad.
En studie som tillkännager tekniken visas i 4 mars upplagan av tidskriften Nature Photonics .
"Vanligtvis, en optisk stråle som fortplantar sig genom ett diffusivt medium såsom dimma kommer att spridas i sidled, men vi har upptäckt att en speciell förberedelse av laserstrålen kan överföra allt inkommande ljus utan lateral spridning, " sa chefsutredaren Hui Cao, John C. Malone professor i tillämpad fysik och fysik vid Yale.
Forskarna använde en spatial ljusmodulator (SLM) och en laddningskopplad enhet (CCD) kamera för att analysera ett ogenomskinligt material som är gjort av ett lager av vit färg. SLM skräddarsydde laserstrålen som infaller på framsidan av materialet, och CCD-kameran registrerar intensitetsprofiler bakom den. Med denna information, lasern hittar en "väg" genom den vita färgen.
Resultatet är en stråle som är mer koncentrerad, med mer ljus per volym inuti och bakom det ogenomskinliga materialet. Förutom ett lager vit färg, de material som lasern skulle vara effektiv i inkluderar biologisk vävnad, dimma, papper, och mjölk.
"Vår metod fungerar för alla ogenomskinliga medium som inte absorberar ljus, " sa Cao.
Den första författaren till studien är Yale postdoktorale forskningsassistent Hasan Y?lmaz. Ytterligare författare är Yale postdoktor Chia Wei Hsu och Missouri University of Science and Technology docent Alexey Yamilov.
"Att förbättra optisk energi i ogenomskinliga spridningsmedier är extremt viktigt inom optogenetik och djupvävnadsavbildning, "Y?lmaz sa. "För närvarande, penetrationsdjupet för att undersöka och stimulera eller avbilda neuroner inuti hjärnvävnaden är begränsat på grund av multipelspridning."
