Um barato, técnica compacta para analisar amostras em comprimentos de onda infravermelhos usando componentes de comprimento de onda visível pode revolucionar os testes médicos e de materiais.

A espectroscopia de infravermelho é usada para análise de materiais, na perícia e na identificação de artefatos históricos, por exemplo, —Mas os scanners são volumosos e caros. A tecnologia de comprimento de onda visível é barata e acessível em itens como câmeras de smartphones e ponteiros laser.

Isso levou Leonid Krivitsky e seus colegas do A * STAR Data Storage Institute a desenvolver um método no qual um feixe de laser era convertido em dois feixes de energia inferior vinculados:A ligação entre os dois feixes permitiu que experimentos usando um feixe em comprimentos de onda infravermelhos fossem detectados em o segundo feixe, em comprimentos de onda visíveis.

"É uma configuração muito simples, usa componentes simples, e é muito compacto, e atingimos uma resolução comparável aos sistemas infravermelhos convencionais, "Krivitsky disse.

A equipe alimentou luz laser em um cristal de niobato de lítio que dividiu alguns dos fótons do laser em dois fótons ligados ao quantum de energias mais baixas, um no infravermelho, e um nas partes visíveis do espectro, por meio de um processo não linear conhecido como conversão paramétrica descendente.

Em uma configuração semelhante a um interferômetro Michelson, os três feixes foram separados e enviados a espelhos que os refletiram de volta ao cristal.

Quando o feixe de laser original voltou a entrar no cristal, ele criou um novo par de feixes convertidos que interferiam na luz criada na primeira passagem.

Foi essa interferência que a equipe explorou:uma amostra colocada no feixe infravermelho afetou a interferência entre os feixes de primeira e segunda passagem, que pode ser detectado nos feixes infravermelhos e visíveis, porque eles estão quânticos.

O método não apenas permite que mudanças no feixe infravermelho sejam analisadas através do feixe visível, ele fornece mais informações do que a espectroscopia convencional. "Porque este é um esquema interferométrico, você pode medir de forma independente o índice de absorção e refração, que você não pode medir na espectroscopia infravermelha convencional, "Krivitsky disse.

A equipe conseguiu obter mais informações sobre a amostra mudando sistematicamente sua posição na viga. Com essas medidas, eles foram capazes de construir uma imagem tridimensional usando uma técnica conhecida como tomografia de coerência óptica.

"É um conceito muito poderoso. É uma boa combinação de espectroscopia, imagem e a capacidade de ajustar amplamente o comprimento de onda, "disse Krivitsky.

A equipe analisou amostras em quatro comprimentos de onda entre 1,5 mícrons e 3 mícrons, comprimentos de onda que antes exigiam lasers e detectores sofisticados.

O alcance da técnica pode ser estendido ao infravermelho próximo e distante pela escolha criteriosa dos componentes.

"Até onde sabemos, não existe um sistema de tomografia de coerência óptica disponível comercialmente que opere além de 1,5 mícron, "Krivitsky disse.