Ett nytt papper i Nature Photonics från forskare vid CU Boulder beskriver imponerande förbättringar i förmågan att kontrollera spridning och interaktion av ljus i komplexa medier som vävnad - ett område med många potentiella tillämpningar inom det medicinska området.

Publicerad måndag, pappret har titeln "Wavefront shaping in complex media with a 350 kHz modulator via a 1D-to-2-D transform." Arbetet utfördes i professor Rafael Piestuns laboratorium i Electrical, Energi- och datatekniska avdelningen. I teamet ingick postdoktorala forskare från CU Boulder Omer Tzang och Simon Labouesse, forskaren Eyal Niv och CU Boulder doktorand Sakshi Singh. Greg Myatt från Silicon Light Machines, ett samarbetsföretag i detta projekt, arbetade också med gruppen.

Styr processen med vilken ljusvågor färdas in i och genom komplexa medier, såsom blod och hud, är ett växande forskningsområde. Tyvärr, rumsliga ljusmoduleringsanordningar, som tillåter detta genom att variera egenskaperna hos en ljusstråle på användbara sätt, är begränsade i hastighet. Detta förhindrar realtidsapplikationer som avbildning av levande vävnad eller genom turbulent flöde, som ständigt förändras i millisekund.

För att ta itu med detta, Piestuns team har introducerat en ljusvågskontrollteknik som är snabbare än någon annan tillgänglig teknik med mer än en storleksordning, visar en rekordhöghastighetsvågformning.

Piestun sa att för att nå denna milstolpe krävs grundläggande fotonik och optisk design, samt hårdvara och mjukvaruutveckling för att skräddarsy en hög hastighet, 1D mikro-elektromekanisk enhet för den uppgift som finns.

Tillämpningarna av denna teknik är olika, inklusive användning av multimodfibrer som miniatyrendoskop - medicinska optiska enheter som används för att titta in i kroppen. Genom att möjliggöra avbildning genom multimodfibrer, som är tunnare och effektivare än befintliga endoskop, denna teknik kan öppna ett fönster till tidigare otillgängliga områden i människokroppen. En annan spännande applikation är att fokusera ljus djupare in i hudvävnader för medicinsk utvärdering, sa Piestun.

"Om du försöker fokusera en laser under huden, du kan för närvarande bara gå under en millimeter djup. Tanken är att gå mycket djupare och detta arbete kan leda till det, " han sa.