Al crear un nuevo giro en los sensores de fibra óptica, los investigadores en China han desarrollado una técnica de imagen fotoacústica inteligente y flexible que puede tener aplicaciones potenciales en dispositivos portátiles, instrumentación y diagnóstico médico.
El investigador principal Long Jin, del Instituto de Tecnología Fotónica de la Universidad de Jinan en Guangzhou, presentará el nuevo sensor de ultrasonido basado en láser de fibra en la conferencia OSA Frontiers in Optics + Laser Science APS / DLS, que se celebrará del 16 al 20 de septiembre de 2018.en Washington, DC Jin también presentará los resultados de un estudio utilizando un microscopio fotoacústico in vivo.
La presentación formará parte de la sesión de "Microscopía avanzada", que se realizará a las 2:30 pm del lunes 17 de septiembre en el salón de baile Jefferson West del hotel Washington Hilton.
Su nueva técnica se basa en la tecnología de fibra óptica para proporcionar nuevos sensores para imágenes fotoacústicas. Utiliza la detección de ultrasonido de fibra óptica, explotando los efectos acústicos en los pulsos de láser a través del efecto termoelástico: cambios de temperatura que se producen como resultado de la tensión elástica.
"Los sensores de fibra óptica convencionales detectan señales extremadamente débiles aprovechando su alta sensibilidad a través de la medición de fase", dijo Jin. Este mismo tipo de sensores se utilizan en aplicaciones militares para detectar ondas acústicas de baja frecuencia kilohercios. Pero giraporque no funcionan tan bien para las ondas de ultrasonido a las frecuencias de megahercios utilizadas con fines médicos porque las ondas de ultrasonido generalmente se propagan como ondas esféricas y tienen una longitud de interacción muy limitada con las fibras ópticas. Los nuevos sensores fueron desarrollados específicamente para imágenes médicas, Jindicho, y puede proporcionar una mejor sensibilidad que los transductores piezoeléctricos en uso hoy.
El grupo diseñó un sensor de ultrasonido especial que es esencialmente un láser compacto construido dentro del núcleo de 8 micras de diámetro de una fibra óptica monomodo. "Tiene una longitud típica de solo 8 milímetros", dijo Jin. "Para construirel láser, dos espejos de rejilla altamente reflectantes están escritos con UV en el núcleo de fibra para proporcionar retroalimentación óptica "
Esta fibra se dopa con iterbio y erbio para proporcionar una ganancia óptica suficiente a 1.530 nanómetros. Usan un láser semiconductor de 980 nanómetros como el láser de la bomba.
"Tales láseres de fibra con un ancho de línea de orden de kilohercios, el ancho del espectro óptico, pueden explotarse como sensores porque ofrecen una alta relación señal / ruido", dijo el miembro del equipo de investigación Yizhi Liang, profesor asistenteen el Instituto de Tecnología Fotónica.
La detección de ultrasonido se beneficia de la técnica combinada porque las ondas de ultrasonido incidentes laterales deforman la fibra, modulando la frecuencia de láser.
"Al detectar el cambio de frecuencia, podemos reconstruir la forma de onda acústica", dijo Liang.
El equipo no demodula la señal de ultrasonido, extrae la información original, utilizando métodos convencionales basados en interferometría o cualquier bloqueo de frecuencia aditivo. Por el contrario, utilizan otro método, llamado "autoheterodino", donde el resultado de mezclar dos frecuencias esdetectado. Aquí, miden la nota de latido del dominio de radiofrecuencia dada por dos modos de polarización ortogonal de la cavidad de fibra. Esta demodulación también garantiza intrínsecamente una salida de señal estable.
Los sensores de ultrasonido basados en láser de fibra ofrecen oportunidades de uso en microscopía fotoacústica. Los investigadores utilizaron un láser de pulso de nanosegundo de 532 nanómetros enfocado para iluminar una muestra y excitar las señales de ultrasonido. Colocan un sensor en una posición estacionaria cerca de la muestra biológica paradetectar ondas de ultrasonido inducidas ópticamente
"Al escanear por raster el punto láser, podemos obtener una imagen fotoacústica de los vasos y capilares de la oreja de un ratón", dijo Jin. "Este método también se puede utilizar para obtener una imagen estructural de otros tejidos y funcionalmente la distribución de oxígeno mediante el uso de otroslongitudes de onda de excitación, que aprovecha los espectros de absorción característicos de diferentes tejidos objetivo ".
Las fibras ópticas son útiles porque son pequeñas, livianas e intrínsecamente flexibles, agregó Jin.
"El desarrollo de nuestro sensor láser es muy alentador debido a su potencial para endoscopios y aplicaciones portátiles", dijo Jin. "Pero los productos endoscópicos comerciales actuales suelen tener una dimensión de milímetros, lo que puede causar dolor, y no funcionan biendentro de órganos huecos con espacio limitado "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Cita esta página :