阿斯頓大學的一名研究人員開發(fā)了一種利用光的新技術，該技術可能會徹底改變非侵入性醫(yī)學診斷和光通信。該研究展示了如何利用一種稱為軌道角動量 （OAM） 的光來改善通過皮膚和其他生物組織的成像和數(shù)據(jù)傳輸。

由 Igor Meglinski 教授領導的一個團隊發(fā)現(xiàn)，OAM 光具有無與倫比的靈敏度和準確性，這可能會導致不必要的手術或活檢等程序。此外，它還可以使醫(yī)生跟蹤疾病的進展并計劃適當?shù)闹委煼桨浮?/p>

圖片:搜狗截圖20241110204229.png

實驗設置

OAM 被定義為一種結構光束，它是具有定制空間結構的光場。它們通常被稱為渦旋光束，以前已應用于不同應用的許多發(fā)展，包括天文學、顯微鏡、成像、計量學、傳感和光通信。

Meglinski教授與芬蘭奧盧大學的研究人員合作進行了這項研究，這在發(fā)表在Light： Science & Applications的論文“Phase preservation of orbital angular momentum of light in multiple scattering environment”中有詳細說明。此后，該論文被國際光學和光子學會員組織 Optical 評為年度最激動人心的研究之一。

研究表明，與常規(guī)光信號不同，OAM 即使在穿過高散射介質時也能保持其相位特性。這意味著它可以檢測極微小的變化，折光率的準確度高達 0.000001，遠遠超過當前許多診斷技術的能力。

阿斯頓光子技術研究所的 Meglinski 教授說：“通過證明 OAM 光可以穿過渾濁或渾濁和散射介質，這項研究為先進的生物醫(yī)學應用開辟了新的可能性。例如，這項技術可以帶來更準確和非侵入性的血糖水平監(jiān)測方法，為糖尿病患者提供一種更輕松、痛苦更小的方法�！�

研究小組進行了一系列對照實驗，通過具有不同濁度和折射率水平的介質傳輸 OAM 光束。他們使用先進的檢測技術，包括干涉測量法和數(shù)字全息術，來捕獲和分析光的行為。他們發(fā)現(xiàn)，實驗結果和理論模型之間的一致性突出了基于 OAM 的方法的能力。

研究人員認為，他們的研究結果為一系列變革性應用鋪平了道路。通過調(diào)整 OAM light 的初始階段，他們相信未來在安全光通信系統(tǒng)和先進生物醫(yī)學成像等領域的革命性進步將是可能的。

Meglinski 教授補充道：“精確、無創(chuàng)經(jīng)皮血糖監(jiān)測的潛力代表了醫(yī)學診斷的重大飛躍。我團隊的方法框架和實驗驗證提供了對 OAM 光如何與復雜散射環(huán)境相互作用的全面理解，增強了其作為應對未來光學傳感和成像挑戰(zhàn)的多功能技術的潛力�！�

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論文鏈接：https://dx.doi.org/10.1038/s41377-024-01562-7