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Le détecteur basé sur le laser d'ultrason de fibre neuve peut avoir des applications possibles dans la diagnose médicale

En produisant une torsion neuve sur des détecteurs de fibre optique, les chercheurs en Chine ont développé une technique d'imagerie photo-acoustique sèche et flexible qui peut avoir des applications possibles dans les dispositifs portables, l'instrumentation et la diagnose médicale.

Le chercheur de fil que long Jin de l'institut de la technologie de Photonics à l'université de Jinan dans Guangzhou présentera à la fibre neuve le détecteur basé sur le laser d'ultrason aux frontières d'OSA dans la conférence de bloc optique + de la Science APS/DLS de laser, étant retenu 16-20 septembre, 2018 à Washington, D.C. Jin présentera également les résultats d'une étude utilisant un microscope in vivo photo-acoustique.

L'exposé fera partie de la séance « de microscopie avancée », être retenu à 14h30 lundi, le 17 septembre dans la salle de bal occidentale de Jefferson de Washington Hilton Hotel.

Leur technique neuve se fonde sur la technologie de fibre optique pour fournir les détecteurs neufs pour la représentation photo-acoustique. Elle emploie le dépistage fibreoptique d'ultrason, exploitant les effets acoustiques sur des pouls de laser par l'intermédiaire de l'effet thermoélastique -- changements de température qui se produisent en raison de la tension élastique.

« Les senseurs conventionnels de fibre optique trouvent les signes extrêmement faibles en tirant profit de leur sensibilité élevée par l'intermédiaire de la mesure de phase, » a dit Jin. Ces mêmes tris des détecteurs sont employés dans des applications militaires pour trouver (des kilohertz) les ondes acoustiques basses fréquences. Mais elle s'avère qu'ils ne fonctionnent pas tellement bien pour des ondes d'ultrason aux fréquences de mégahertz utilisées pour des buts médicaux parce que les ondes d'ultrason propagent type en tant qu'ondes sphériques et ont une longueur très limitée d'interaction avec des fibres optiques. Les détecteurs neufs ont été particulièrement développés pour l'imagerie médicale, Jin a dit, et peut fournir une meilleure sensibilité que les transducteurs piézoélectriques en service aujourd'hui.

Le groupe a conçu un détecteur spécial d'ultrason qui est essentiellement un laser de contrat établi dans le faisceau de 8 micron-diamètres d'une fibre optique uni-mode. « Il a une longueur typique de seulement 8 mm, » Jin a dit. « Pour accumuler le laser, deux miroirs discordants hautement réfléchissants UV-sont écrits dans le faisceau de fibre pour fournir le contrôle par retour de l'information optique. »

Cette fibre obtient alors enduite du ytterbium et de l'erbium pour fournir le gain optique suffisant à 1.530 nanomètres. Ils utilisent un laser de semi-conducteur du nanomètre 980 comme laser de pompe.

De « tels lasers de fibre avec une largeur des raies de kilohertz-commande -- la largeur du spectre optique -- peut être exploité comme détecteurs parce qu'ils offrent un rapport signal/bruit élevé, » a dit le membre d'équipe de recherche Yizhi Liang, un professeur adjoint à l'institut de la technologie de Photonics.

Le dépistage d'ultrason tire bénéfice de la technique combinée parce que les ondes d'ultrason de côté-incident déforment la fibre, modulant la fréquence lasing.

« En trouvant le déplacement de fréquence, nous pouvons reconstruire la forme d'onde acoustique, » Liang a dit.

L'équipe ne démodule pas le signe d'ultrason, n'extrayant l'information originelle, utilisant des méthodes basées sur interférométrie conventionnelles ou aucun verrouillage additif de fréquence. En revanche, elles emploient une autre méthode, « auto-hétérodynage appelé, » où le résultat de mélanger deux fréquences est trouvé. Ici, elles mesurent la note de battement de radiofréquence-domaine donnée par deux modes orthogonaux de polarisation de la cavité de fibre. Cette démodulation garantit également intrinsèquement un résultat stable de signe.

Les détecteurs basés sur le laser d'ultrason de fibre procurent des occasions à l'utilisation dans la microscopie photo-acoustique. Les chercheurs ont utilisé un laser orienté de pouls de nanoseconde du nanomètre 532 pour illuminer un échantillon et pour exciter des signes d'ultrason. Ils mettent un détecteur dans une position stationnaire près de l'échantillon biologique pour trouver optiquement les ondes induites d'ultrason.

« Par la lecture de trame la tache laser, nous pouvons obtenir une image photo-acoustique des récipients et des capillaires d'une oreille de souris, » Jin a dit. « Cette méthode peut également être employée structurellement à l'image les autres tissus et fonctionellement distribution de l'oxygène d'image à l'aide d'autres longueurs d'onde d'excitation -- ce qui tire profit des spectres d'absorption caractéristiques de différents tissus cibles. »

Les fibres optiques sont utiles parce qu'elles sont minuscules, légères, et intrinsèquement flexibles, Jin ont ajouté.

« Le développement de notre détecteur de laser est très d'une manière encourageante à cause de son potentiel pour des endoscopes et des applications portables, » Jin a dit. « Mais les produits endoscopiques commerciaux actuels sont type des mm dans la cote, qui peut entraîner la douleur, et elles ne fonctionnent pas tout à fait en conformité avec les organes creux avec l'espace restreint. »