Optische spectrometers zijn instrumenten met een breed scala aan toepassingen. Door de intensiteit van licht over verschillende golflengten te meten, ze kunnen worden gebruikt om weefsels in beeld te brengen of de chemische samenstelling van alles te meten, van een ver sterrenstelsel tot een blad. Nu hebben onderzoekers van de UC Davis Department of Biomedical Engineering een nieuwe, snelle methode voor het karakteriseren en kalibreren van spectrometers, op basis van hoe ze reageren op 'ruis'.

Weergave van prisma en spectrum

Spectrale resolutie meet hoe goed een spectrometer licht van verschillende golflengten kan onderscheiden. Het is ook belangrijk om de spectrometer te kunnen kalibreren, zodat verschillende instrumenten betrouwbaar consistente resultaten opleveren. De huidige methoden voor het karakteriseren en kalibreren van spectrometers zijn relatief traag en omslachtig. Bijvoorbeeld, om te meten hoe de spectrometer reageert op verschillende golflengten, je zou er meerdere lasers van verschillende golflengten op schijnen.

Ruis wordt meestal gezien als hinderlijk en verwarrend voor metingen. Maar afgestudeerde student Aaron Kho, werken met Vivek Srinivasan, universitair hoofddocent biomedische technologie en oogheelkunde, realiseerde zich dat de overmatige ruis in breedband, licht met meerdere golflengten zou ook een nuttig doel kunnen dienen en al die individuele lasers kunnen vervangen.

"De reactie van de spectrometer op ruis kan worden gebruikt om de reactie van de spectrometer op een echt signaal af te leiden, " zei Srinivasan. Dat komt omdat de overtollige ruis elk kanaal van het spectrum een ​​unieke signatuur geeft.

sneller, nauwkeurigere kalibratie

In plaats van veel lasers met één golflengte te gebruiken om de reactie van de spectrometer bij elke golflengte te meten, de nieuwe aanpak gebruikt alleen de ruisfluctuaties die van nature aanwezig zijn in een lichtbron met veel golflengten. Op deze manier, het is mogelijk om de prestaties van de spectrometer in slechts enkele seconden te beoordelen. Het team toonde ook aan dat ze een vergelijkbare aanpak konden gebruiken om twee verschillende spectrometers te kalibreren.

Kho en Srinivasan gebruikten de overmatige ruismethode in Optical Coherence Tomography (OCT), een techniek om levend oogweefsel in beeld te brengen. Door de resolutie van LGO te verhogen, ze konden een nieuwe laag in het netvlies van de muis ontdekken.

De overmatige ruistechniek heeft overeenkomsten met laserspikkel, zei Kho. Speckle - korrelige patronen die worden gevormd wanneer lasers worden gereflecteerd door oppervlakken - werden oorspronkelijk als hinderlijk gezien, maar blijken nuttig te zijn bij beeldvorming, door aanvullende informatie te verstrekken, zoals de bloedstroom.

"Evenzo, we ontdekten dat overmatig geluid ook nuttig kan zijn, " hij zei.

Deze nieuwe benaderingen voor karakterisering en kruiskalibratie zullen de nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid van gegevens verbeteren in de vele velden die spectrometers gebruiken, Srinivasan zei, en het inzicht dat overmatig geluid nuttig kan zijn, zou kunnen leiden tot de ontdekking van andere toepassingen.

Het werk werd op 6 oktober gepubliceerd in Lichtwetenschap en toepassingen .