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O sensor baseado no laser do ultra-som da fibra nova pode ter aplicações potenciais em diagnósticos médicos

Criando uma torção nova em sensores da fibra óptica, os pesquisadores em China desenvolveram uma técnica de imagem lactente photoacoustic esperta, flexível que pudesse ter aplicações potenciais em dispositivos wearable, em instrumentação e em diagnósticos médicos.

O pesquisador que do chumbo Jin longo do instituto da tecnologia de Photonics na universidade de Jinan em Guangzhou apresentará à fibra nova o sensor baseado no laser do ultra-som nas fronteiras de OSA na conferência do sistema ótico + da ciência APS/DLS do laser, sendo guardarado 16-20 Sept., 2018 em Washington, C.C. Jin igualmente apresentará os resultados de um estudo usando um microscópio in vivo photoacoustic.

A apresentação será parte “da sessão da microscopia avançada”, para ser guardarado no 2:30 p.m em segunda-feira, o 17 de setembro no salão de baile ocidental de Jefferson do Washington Hilton Hotel.

Sua técnica nova confia na tecnologia de fibra óptica para fornecer sensores novos para a imagem lactente photoacoustic. Usa a detecção do ultra-som da fibra óptica, explorando os efeitos acústicos em pulsos do laser através do efeito termoelástico -- mudanças de temperatura que ocorrem em conseqüência da tensão elástica.

“Os sensores convencionais da fibra óptica detectam sinais extremamente fracos aproveitando-se sua sensibilidade alta através da medida da fase,” disse Jin. Estes mesmos tipos de sensores são usados em aplicações militares para detectar (quilohertz) ondas acústicas de baixa frequência. Mas despeja que não trabalham tão bem para ondas do ultra-som nas freqüências dos megahertz usadas para finalidades médicas porque as ondas do ultra-som propagam tipicamente como ondas esféricas e têm um comprimento muito limitado da interacção com fibras ópticas. Os sensores novos foram desenvolvidos especificamente para a imagem lactente médica, Jin disse, e pode fornecer a melhor sensibilidade do que os transdutores piezoeléctricos no uso hoje.

O grupo projectou um sensor especial do ultra-som que fosse essencialmente um laser compacto construído dentro do núcleo de 8 mícron-diâmetros de uma fibra óptica do único-modo. “Tem um comprimento típico de somente 8 milímetros,” Jin disse. “Para acumular o laser, dois espelhos grating altamente reflexivos Uv-são escritos no núcleo da fibra para fornecer o feedback óptico.”

Esta fibra obtem então lubrificada com ytterbium e érbio para fornecer o suficiente ganho óptico em 1.530 nanômetros. Usam um laser do semicondutor de 980 nanômetros como o laser da bomba.

“Tais lasers da fibra com um linewidth do quilohertz-pedido -- a largura do espectro óptico -- pode ser explorado como sensores porque oferecem uma relação de relação sinal-ruído alta,” disse o membro de equipa de investigação Yizhi Liang, um professor adjunto no instituto da tecnologia de Photonics.

A detecção do ultra-som tira proveito da técnica combinada porque as ondas do ultra-som do lado-incidente deformam a fibra, modulando a freqüência lasing.

“Detectando a SHIFT de freqüência, nós podemos reconstruir a forma de onda acústica,” Liang disse.

A equipe não demodula o sinal do ultra-som, extraindo a informação original, usando métodos interferometria-baseados convencionais ou nenhum travamento aditivo da freqüência. Um pouco, usam um outro método, chamado “auto-heterodyning,” onde o resultado de misturar duas freqüências é detectado. Aqui, medem a nota de batida do radiofrequência-domínio dada por dois modos ortogonais da polarização da cavidade da fibra. Esta demodulação igualmente garante intrìnseca uma saída estável do sinal.

Os sensores baseados no laser do ultra-som da fibra oferecem oportunidades para o uso na microscopia photoacoustic. Os pesquisadores usaram um laser focalizado do pulso de um nanossegundo de 532 nanômetros para iluminar uma amostra e para excitar sinais do ultra-som. Colocam um sensor em uma posição estacionária perto da amostra biológica para detectar ondas óptica induzidas do ultra-som.

“Pela exploração de quadriculação o ponto de laser, nós podemos obter uma imagem photoacoustic das embarcações e capilares de uma orelha de rato,” Jin disse. “Este método pode igualmente ser usado estrutural à imagem os outros tecidos e funcional distribuição do oxigênio da imagem usando outros comprimentos de onda da excitação -- qual se aproveita dos espectros de absorção característicos de tecidos diferentes do alvo.”

As fibras ópticas são úteis porque são minúsculas, de pouco peso, e intrìnseca flexíveis, Jin adicionaram.

“A revelação de nosso sensor do laser é muito encorajadora devido a seu potencial para endoscópios e aplicações wearable,” Jin disse. “Mas os produtos endoscópicos comerciais actuais são tipicamente milímetros na dimensão, que pode causar a dor, e não trabalha bem dentro dos órgãos ocos com espaço limitado.”