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El sensor laser-basado nueva fibra del ultrasonido puede tener usos potenciales en diagnósticos médicos

Creando una nueva torsión en los sensores de la fibra óptica, los investigadores en China han desarrollado una técnica de proyección de imagen fotoacústica elegante, flexible que puede tener usos potenciales en dispositivos usables, la instrumentación y diagnósticos médicos.

El investigador del guía que Jin largo del instituto de la tecnología de Photonics en la universidad de Jinan en Guangzhou presentará el sensor laser-basado nueva fibra del ultrasonido en las fronteras de OSA en conferencia de la óptica + de la ciencia APS/DLS del laser, siendo esperado el 16-20 de sept. de 2018 en Washington, D.C. Jin también presentará los resultados de un estudio usando un microscopio in vivo fotoacústico.

La presentación será parte de la sesión de la “microscopia avanzada”, ser esperado en el 2:30 P.M. el lunes, el 17 de septiembre en el salón de baile del oeste de Jefferson del Washington Hilton Hotel.

Su nueva técnica confía en tecnología de fibra óptica para ofrecer los nuevos sensores para la proyección de imagen fotoacústica. Utiliza la detección fibroóptica del ultrasonido, explotando los efectos acústicos sobre pulsos del laser vía el efecto termoelástico -- cambios de temperatura que ocurren como resultado de la deformación de elástico.

Los “sensores convencionales de la fibra óptica descubren señales extremadamente débiles aprovechándose de su alta sensibilidad vía la medición de la fase,” dijo a Jin. Estas mismas clases de sensores se utilizan en usos militares para descubrir (los kilociclos) ondas acústicas de baja fricción. Pero resulta que no trabajan tan bien para las ondas del ultrasonido en las frecuencias de los megaciclos usadas para los propósitos médicos porque las ondas del ultrasonido propagan típicamente como ondas esféricas y tienen un largo muy limitado de la acción recíproca con las fibras ópticas. Los nuevos sensores fueron desarrollados específicamente para la proyección de imagen médica, Jin dijo, y puede ofrecer una mejor sensibilidad que los transductores piezoeléctricos funcionando hoy.

El grupo diseñó un sensor especial del ultrasonido que es esencialmente un laser compacto construido dentro de la base de 8 micrón-diámetros de una fibra óptica unimodal. “Tiene un largo típico de solamente 8 milímetros,” Jin dijo. “Para acumular el laser, dos espejos grating altamente reflexivos Ultravioleta-se escriben en la base de la fibra para ofrecer la reacción óptica.”

Esta fibra entonces consigue dopada con iterbio y erbio para ofrecer suficiente avance óptico en 1.530 nanómetros. Utilizan un laser del semiconductor de 980 nanómetros como el laser de la bomba.

“Tales laseres de la fibra con un grosor de línea de la kilociclo-orden -- la anchura del espectro óptico -- puede ser explotado como sensores porque ofrecen un alto ratio señal/ruido,” dijo a la pieza Yizhi Liang, profesor adjunto del equipo de investigación en el instituto de la tecnología de Photonics.

La detección del ultrasonido se beneficia de la técnica combinada porque las ondas del ultrasonido del lado-incidente deforman la fibra, modulando la frecuencia lasing.

“Descubriendo el movimiento de frecuencia, podemos reconstruir la forma de onda acústica,” Liang dijo.

Las personas no desmodulan la señal del ultrasonido, extrayendo la información original, usando métodos interferometría-basados convencionales o ninguna inmovilización aditiva de la frecuencia. Bastante, utilizan otro método, llamado “uno mismo-heterodinación,” donde el resultado de mezclar dos frecuencias se descubre. Aquí, miden la nota de batido del radiofrecuencia-dominio dada por dos maneras ortogonales de la polarización de la cavidad de la fibra. Esta desmodulación también garantiza intrínseco un rendimiento estable de la señal.

La fibra laser-basó las oportunidades de la oferta de los sensores del ultrasonido para el uso en microscopia fotoacústica. Los investigadores utilizaron un laser enfocado del pulso del nanosegundo de 532 nanómetros para iluminar una muestra y para excitar señales del ultrasonido. Colocan un sensor en una posición estacionaria cerca de la muestra biológica para descubrir ondas ópticamente inducidas del ultrasonido.

“Por la exploración de retículo el sitio de laser, podemos obtener una imagen fotoacústica de los buques y los capilares de un oído de ratón,” Jin dijo. “Este método se puede también utilizar estructural a la imagen los otros tejidos y funcionalmente distribución del oxígeno de la imagen usando otras longitudes de onda de la excitación -- cuál se aprovecha de los espectros de amortiguación característicos de diversos tejidos del objetivo.”

Las fibras ópticas son útiles porque son minúsculas, ligeras, e intrínseco flexibles, Jin agregaron.

“El revelado de nuestro sensor del laser es muy encouraging debido a su potencial para los endoscopios y los usos usables,” Jin dijo. “Solamente los productos endoscópicos comerciales actuales son típicamente milímetros en la dimensión, que puede causar dolor, y ella no trabaja en conformidad con órganos huecos con el espacio limitado.”