Optiska spektrometrar är instrument med många olika användningsområden. Genom att mäta ljusets intensitet över olika våglängder, de kan användas för att avbilda vävnader eller mäta den kemiska sammansättningen av allt från en avlägsen galax till ett löv. Nu har forskare vid UC Davis Institutionen för biomedicinsk teknik kommit fram till en ny, snabb metod för att karakterisera och kalibrera spektrometrar, baserat på hur de reagerar på "buller".

Återgivning av prisma och spektrum

Spektralupplösning mäter hur väl en spektrometer kan särskilja ljus med olika våglängder. Det är också viktigt att kunna kalibrera spektrometern så att olika instrument ger tillförlitligt konsekventa resultat. Nuvarande metoder för att karakterisera och kalibrera spektrometrar är relativt långsamma och besvärliga. Till exempel, för att mäta hur spektrometern reagerar på olika våglängder, du skulle lysa flera lasrar med olika våglängder på den.

Buller brukar ses som en olägenhet som förvirrar mätningar. Men doktoranden Aaron Kho, arbetar med Vivek Srinivasan, docent i biomedicinsk teknik och oftalmologi, insåg att det överflödiga bruset i bredband, flervågsljus kan också tjäna ett användbart syfte och ersätta alla dessa individuella lasrar.

"Spektrometerns svar på brus kan användas för att härleda spektrometerns svar på en riktig signal, " sa Srinivasan. Det beror på att överskottsbruset ger varje kanal i spektrumet en unik signatur.

Snabbare, mer exakt kalibrering

Istället för att använda många envågslasrar för att mäta spektrometerns svar vid varje våglängd, det nya tillvägagångssättet använder endast de brusfluktuationer som finns naturligt i en ljuskälla med många våglängder. På det här sättet, det är möjligt att bedöma spektrometerns prestanda på bara några sekunder. Teamet visade också att de kunde använda ett liknande tillvägagångssätt för att korskalibrera två olika spektrometrar.

Kho och Srinivasan använde överskottsbrusmetoden i Optical Coherence Tomography (OCT), en teknik för att avbilda levande ögonvävnad. Genom att öka upplösningen i ULT, de kunde upptäcka ett nytt lager i musens näthinna.

Överskottsbrustekniken har likheter med laserfläckar, sa Kho. Speckle – granulära mönster som bildas när lasrar reflekteras från ytor – sågs ursprungligen som en olägenhet men visar sig vara användbar vid bildbehandling, genom att tillhandahålla ytterligare information såsom blodflöde.

"Liknande, vi upptäckte att överskottsljud också kan vara användbart, " han sa.

Dessa nya tillvägagångssätt för karakterisering och korskalibrering kommer att förbättra strängheten och reproducerbarheten av data inom de många områden som använder spektrometrar, Srinivasan sa, och insikten att överskottsljud kan vara användbart kan leda till upptäckten av andra applikationer.

Verket publicerades 6 oktober in Ljusvetenskap och tillämpningar .