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量子人体扫描仪-当矢量涡旋光束遇到散射介质时

更新时间:2020-07-15 02:35点击:

通过任何媒介传播光-自由空间或生物组织-光将散射。对散射的鲁棒性是通信和成像系统的共同要求。结构光,其使用的投影模式,是抵抗散射,因此已出现作为一个通用工具。特别是轨道角动量结构光模式在生物医学成像中的应用引起了广泛关注。

OAM是一种光线的内部特性,赋予空间轮廓一个特征的甜甜圈形状。光的OAM模式的偏振剖面也可以被构造。将两种OAM模式叠加在一起,可以得到一个矢量涡束(VVB),其特征是光束截面上的强度分布呈环形,且偏振度空间变化。VVBs被认为是适合和有利的量子应用在医学技术。

一种创新的癌症扫描仪

一个国际研究小组最近发表了一项关于VVB在散射介质中的传输的全面研究。该团队在欧盟FET-OPEN项目癌症扫描的支持下进行合作,该项目提议开发一种全新的生物医学检测的统一技术概念,并在量子光学和量子力学领域引入新理念。新概念是基于在三维空间的轨道角动量、纠缠和高光谱特征光子的统一传输和探测。从理论上讲,这些元素有助于开发一种扫描仪,可以筛查癌症,并在一次身体扫描中检测到它,没有任何辐射风险。

正如他们在报告中所解释的,该团队实现了一个灵活的平台来生成VVBs和高斯光束,并研究它们在模拟生物组织特性的介质中的传播。他们演示和分析了不同模式光的空间轮廓和偏振模式的退化。

准备,瞄准,散射

对于高斯光束和VVBs,作者指出,当介质浓度增加超过0.09%时,空间分布会发生突变:相反,空间分布会突然急剧下降。作者观察到,这种变化是由于光束的散射分量引起的均匀背景的存在。

研究偏振分布时,他们发现VVB光束的行为与高斯光束有很大的不同。高斯光束呈现出均匀的偏振模式,不受散射过程的影响。相反,VVBs在横切面上呈现复杂的极化分布。研究小组观察到,当VVB信号通过散射介质时,一部分信号完全去极化,但一部分信号保持其结构不变。

这些见解如何与散射介质的相互作用可以影响结构OAM光的行为,代表了在探索它如何可能与生物组织相互作用的向前迈进了一步。该团队希望他们的全面研究将刺激对光散射模拟组织介质效应的进一步研究,以推进创新生物医学检测技术的探索。