Vektorvirvelstråle före (vänster) och efter (höger) spridningsprocess i latexpärllösning. Upphovsman:I. Gianini, Sapienza Univ. di Roma, doi:10.1117/1.AP.2.3.036003 SPIE
Föröka ljus genom någon form av medium - vare sig det är fritt utrymme eller biologisk vävnad - och ljus sprids. Robusthet mot spridning är ett vanligt krav för kommunikation och för bildsystem. Strukturerat ljus, med dess användning av projicerade mönster, är resistent mot spridning, och har därför framstått som ett mångsidigt verktyg. Särskilt, metoder för strukturerat ljus som bär orbital vinkelmoment (OAM) har väckt betydande uppmärksamhet för tillämpningar inom biomedicinsk avbildning.
OAM är en inre egenskap hos ljus som ger den rumsliga profilen en karakteristisk munkform. Polarisationsprofilen för OAM -ljuslägen kan också struktureras. Lägg över två OAM -lägen, och du kan få en vektorvirvelstråle (VVB) som kännetecknas av en donutintensitetsfördelning i strålens tvärsnitt, och med rumslig variantpolarisering. VVB anses lämpliga och fördelaktiga för kvantapplikationer inom medicinsk teknik.
En innovativ cancerscanner
Ett internationellt team av forskare publicerade nyligen en omfattande studie av VVB -överföring i spridningsmedier. Teamet samarbetar under ledning av Europeiska unionens FET-OPEN-projekt Cancer Scan, som föreslår att utveckla ett radikalt nytt enhetligt tekniskt koncept för biomedicinsk detektion som använder nya idéer inom kvantoptik och kvantmekanik. Det nya konceptet är baserat på enhetlig överföring och detektion av fotoner i ett tredimensionellt utrymme med orbital vinkelmoment, förveckling, och hyperspektrala egenskaper. Teoretiskt sett dessa element kan bidra till att utveckla en skanner som kan screena för cancer och upptäcka den i en enda skanning av kroppen, utan någon risk för strålning.
Som förklaras i deras rapport, laget implementerade en flexibel plattform för att generera VVB och gaussiska strålar, och undersökte deras spridning genom ett medium som efterliknar egenskaperna hos biologisk vävnad. De demonstrerar och analyserar nedbrytningen av både den rumsliga profilen och polarisationsmönstret för de olika ljusmetoderna.
Experimentell installation för realisering av godtyckliga VVB- och OAM -lägen för analys av rums- och polarisationsegenskaper efter interaktionen med ett spridningsmedium som utgörs av en vattenlösning av mikrometriska latexpärlor. Insats:rumsliga ljusmetoder som bär orbitala vinkelmoment genom ökande koncentrationer av spridningsmedier. Upphovsman:Gianani et al., doi 10.1117/1.AP.2.3.036003.
Redo, syfte, sprida ut
För både gaussiska balkar och VVB, författarna konstaterar att rumsliga profiler genomgår en plötslig förändring när koncentrationen av mediet ökar över 0,09%:en plötslig snabb minskning av kontrasten. Författarna observerar att förändringen beror på närvaron av en enhetlig bakgrund orsakad av strålarnas spridda komponenter.
Undersöker polarisationsprofilerna, de fann att VVB -beteende är ganska annorlunda än det hos de gaussiska strålarna. Gaussbalkar presenterar ett enhetligt polarisationsmönster som inte påverkas av spridningsprocessen. I kontrast, VVB presenterar en komplex fördelning av polarisering på tvärplanet. Teamet observerade att en del av VVB -signalen blir fullständigt depolariserad när den passerar genom spridningsmedier, men en del av signalen bevarar dess struktur.
Dessa insikter om hur interaktion med spridningsmedier kan påverka beteendet hos strukturerat OAM -ljus representerar ett steg framåt för att utforska hur det kan interagera med biologisk vävnad. Teamet hoppas att deras omfattande studie kommer att stimulera ytterligare undersökning av effekterna av ljusspridande vävnadsliknande medier, att främja jakten på innovativ biomedicinsk detektionsteknik.
