Astono universiteto mokslininkas sukūrė naują šviesą naudojančią techniką, kuri gali pakeisti neinvazinę medicininę diagnostiką ir optinį ryšį.
Tyrimas parodo, kaip šviesos tipas, vadinamas orbitiniu kampiniu momentu (OAM), gali būti panaudotas siekiant pagerinti vaizdavimą ir duomenų perdavimą per odą ir kitus biologinius audinius.
Profesoriaus Igorio Meglinskio vadovaujama komanda nustatė, kad OAM šviesa pasižymi neprilygstamu jautrumu ir tikslumu, todėl tokios procedūros kaip chirurgija ar biopsijos gali būti nereikalingos. Be to, tai leistų gydytojams stebėti ligų progresavimą ir planuoti tinkamas gydymo galimybes.
OAM apibrėžiamas kaip struktūrinių šviesos spindulių tipas, tai yra šviesos laukai, turintys pritaikytą erdvinę struktūrą. Dažnai vadinami sūkuriniais spinduliais, jie anksčiau buvo taikomi įvairioms programoms, įskaitant astronomiją, mikroskopiją, vaizdavimą, metrologiją, jutimą ir optinius ryšius.
Profesorius Meglinskis, bendradarbiaudamas su Oulu universiteto (Suomija), tyrėjais atliko tyrimą, kuris išsamiai aprašytas dokumente „Orbitinio kampinio šviesos impulso fazinis išsaugojimas daugialypėje sklaidos aplinkoje“, kuris paskelbtas Nature žurnale Light Science & Application. Nuo tada tarptautinės optikos ir fotonikos organizacijos „Optica“ šis straipsnis buvo pavadintas vienu įdomiausių metų tyrimų.
Tyrimas atskleidžia, kad OAM išlaiko savo fazines charakteristikas net tada, kai praeina per labai sklaidančią terpę, skirtingai nei įprasti šviesos signalai. Tai reiškia, kad jis gali aptikti itin mažus lūžio rodiklio pokyčius iki 0,000001 tikslumu, kuris gerokai pranoksta daugelio dabartinių diagnostikos technologijų galimybes.
Profesorius Meglinskis, dirbantis Astono fotoninių technologijų institute, sakė: „Parodydamas, kad OAM šviesa gali sklisti per drumzliną, drumstą ir išsibarsčiusią terpę, tyrimas atveria naujas pažangias biomedicinos pritaikymo galimybes.
„Pavyzdžiui, ši technologija gali padėti sukurti tikslesnius ir neinvazinius būdus stebėti gliukozės kiekį kraujyje, todėl diabetu sergantiems žmonėms būtų lengviau ir mažiau skausminga.”
Tyrėjų komanda atliko daugybę kontroliuojamų eksperimentų, perduodamų OAM spindulius per terpę su įvairaus drumstumo ir lūžio rodikliais. Jie naudojo pažangias aptikimo technologijas, įskaitant interferometriją ir skaitmeninę holografiją, kad užfiksuotų ir analizuotų šviesos elgesį. Jie nustatė, kad eksperimentinių rezultatų ir teorinių modelių nuoseklumas išryškino OAM pagrįsto metodo galimybes.
Tyrėjai mano, kad jų tyrimo išvados atveria kelią įvairioms transformacinėms programoms. Pakoreguodami pradinį OAM šviesos etapą, jie tiki, kad ateityje bus įmanoma pažanga tokiose srityse kaip saugios optinės komunikacijos sistemos ir pažangus biomedicininis vaizdavimas.
Profesorius Meglinskis pridūrė: „Tikslaus, neinvazinio transkutaninio gliukozės kiekio stebėjimo potencialas yra reikšmingas šuolis į priekį medicinos diagnostikos srityje.
„Mano komandos metodinė sistema ir eksperimentiniai patvirtinimai suteikia išsamų supratimą apie tai, kaip OAM šviesa sąveikauja su sudėtingomis sklaidos aplinkomis, sustiprindama jos kaip universalios technologijos potencialą būsimiems optinio jutimo ir vaizdo gavimo iššūkiams.”
Orbitinio kampinio šviesos impulso fazinis išsaugojimas daugialypėje sklaidos aplinkoje”
