Feixe de vórtice vetorial antes (à esquerda) e depois (à direita) do processo de espalhamento em solução de esferas de látex. Crédito:I. Gianini, Sapienza Univ. di Roma, doi:10.1117 / 1.AP.2.3.036003 SPIE
Propague a luz por qualquer tipo de meio - seja espaço livre ou tecido biológico - e a luz se espalhará. A robustez para espalhamento é um requisito comum para comunicações e sistemas de imagem. Luz estruturada, com o uso de padrões projetados, é resistente à dispersão, e, portanto, surgiu como uma ferramenta versátil. Em particular, modos de momento angular orbital portador de luz estruturada (OAM) têm atraído atenção significativa para aplicações em imagens biomédicas.
OAM é uma propriedade interna da luz que confere uma forma de rosca característica ao perfil espacial. O perfil de polarização dos modos de luz OAM também pode ser estruturado. Sobreponha dois modos OAM, e você pode obter um feixe de vórtice vetorial (VVB) caracterizado por uma distribuição de intensidade de rosca na seção transversal do feixe, e com polarização espacialmente variante. Os VVBs são considerados adequados e vantajosos para aplicações quânticas em tecnologia médica.
Um scanner de câncer inovador
Uma equipe internacional de pesquisadores publicou recentemente um estudo abrangente da transmissão VVB em meios de difusão. A equipa está a colaborar sob a égide do projecto Cancer Scan da União Europeia FET-OPEN, que se propõe a desenvolver um conceito tecnológico unificado radicalmente novo de detecção biomédica implantando novas idéias em óptica quântica e mecânica quântica. O novo conceito é baseado na transmissão e detecção unificada de fótons em um espaço tridimensional de momento angular orbital, emaranhamento, e características hiperespectrais. Teoricamente, esses elementos podem contribuir para o desenvolvimento de um scanner que pode fazer a triagem do câncer e detectá-lo em uma única varredura do corpo, sem qualquer risco de radiação.
Conforme explicado em seu relatório, a equipe implementou uma plataforma flexível para gerar VVBs e feixes gaussianos, e investigou sua propagação através de um meio que imita as características do tecido biológico. Eles demonstram e analisam a degradação do perfil espacial e do padrão de polarização dos diferentes modos de luz.
Configuração experimental para a realização de modos VVB e OAM arbitrários para a análise das propriedades espaciais e de polarização após a interação com um meio de espalhamento constituído por uma solução aquosa de grânulos de látex micrométricos. Inserção:modos espaciais de momento angular orbital portador de luz por meio de concentrações crescentes de meios de espalhamento. Crédito:Gianani et al., doi 10.1117 / 1.AP.2.3.036003.
Preparar, mirar, espalhar
Para feixes gaussianos e VVBs, os autores observam que os perfis espaciais sofrem uma mudança abrupta à medida que a concentração do meio aumenta além de 0,09%:uma diminuição repentina e rápida do contraste. Os autores observam que a mudança se deve à presença de um fundo uniforme causado pelas componentes dispersas dos feixes.
Investigando os perfis de polarização, eles descobriram que o comportamento do VVB é bastante diferente daquele dos feixes gaussianos. Os feixes gaussianos apresentam um padrão de polarização uniforme que não é afetado pelo processo de espalhamento. Em contraste, Os VVBs apresentam uma distribuição complexa de polarização no plano transversal. A equipe observou que uma parte do sinal VVB torna-se completamente despolarizada quando passa pela mídia de espalhamento, mas uma parte do sinal preserva sua estrutura.
Essas percepções sobre como a interação com a mídia de espalhamento pode afetar o comportamento da luz OAM estruturada representam um passo adiante na exploração de como ela pode interagir com o tecido biológico. A equipe espera que seu estudo abrangente estimule uma investigação mais aprofundada sobre os efeitos da mídia que imita o tecido de dispersão de luz, para avançar na busca por tecnologias inovadoras de detecção biomédica.
