Les spectromètres optiques sont des instruments avec une grande variété d'utilisations. En mesurant l'intensité de la lumière sur différentes longueurs d'onde, ils peuvent être utilisés pour imager des tissus ou mesurer la composition chimique de tout, d'une galaxie éloignée à une feuille. Aujourd'hui, les chercheurs du département de génie biomédical de l'UC Davis ont mis au issue une nouvelle méthode rapide de caractérisation et d'étalonnage des spectromètres, basée sur la manière dont ils réagissent au « bruit ».




Rendu du prisme et du spectre

La spectroscopie optique divise la lumière et mesure l'intensité de différentes longueurs d'onde. C'est une strategy puissante pour un significant éventail d'applications. Les ingénieurs de l'UC Davis, Aaron Kho et Vivek Srinivasan, ont maintenant trouvé une nouvelle façon de caractériser et d'étalonner les devices de spectroscopie en utilisant un « bruit » excessif dans un signal lumineux.

La résolution spectrale mesure la capacité d'un spectromètre à distinguer la lumière de différentes longueurs d'onde. Il est également important de pouvoir calibrer le spectromètre afin que différents devices donnent des résultats fiables et cohérents. Les méthodes actuelles de caractérisation et d'étalonnage des spectromètres sont relativement lentes et lourdes. Par exemple, pour mesurer la façon dont le spectromètre répond à différentes longueurs d'onde, vous mettriez plusieurs lasers de différentes longueurs d'onde dessus.




Le bruit est généralement considéré comme une nuisance qui confond les mesures. Mais l'étudiant diplômé Aaron Kho, travaillant avec Vivek Srinivasan, professeur agrégé en génie biomédical et en ophtalmologie, s'est rendu compte que l'excès de bruit dans la lumière à huge bande et à longueurs d'onde multiples pourrait également servir un objectif utile et remplacer tous ces lasers individuels.

« La réponse du spectromètre au bruit peut être utilisée pour déduire la réponse du spectromètre à un signal réel », a déclaré Srinivasan. C'est parce que l'excès de bruit donne à chaque canal du spectre une signature distinctive.

Étalonnage furthermore rapide et moreover précis

Au lieu d'utiliser de nombreux lasers à une seule longueur d'onde pour mesurer la réponse du spectromètre à chaque longueur d'onde, la nouvelle approche utilise uniquement les fluctuations de bruit qui sont naturellement présentes dans une resource de lumière avec de nombreuses longueurs d'onde. De cette manière, il est feasible d'évaluer les performances du spectromètre en quelques secondes seulement. L'équipe a également montré qu'elle pouvait utiliser une approche similaire pour étalonner deux spectromètres différents.

Kho et Srinivasan ont utilisé la méthode de l'excès de bruit dans la tomographie par cohérence optique (OCT), une system d'imagerie des tissus oculaires vivants. En augmentant la résolution de l'OCT, ils ont pu découvrir une nouvelle couche dans la rétine de la souris.

La strategy de l'excès de bruit présente des similitudes avec le speckle laser, a déclaré Kho. Le chatoiement – des motifs granulaires formés lorsque les lasers sont réfléchis sur les surfaces – était à l'origine considéré comme une nuisance, mais s'avère utile en imagerie, en fournissant des informations supplémentaires telles que le flux sanguin.

« De même, nous avons constaté que le bruit excessif peut également être utile », at-il déclaré.

Ces nouvelles approches de caractérisation et d'étalonnage croisé amélioreront la rigueur et la reproductibilité des données dans les nombreux domaines qui utilisent des spectromètres, a déclaré Srinivasan, et l'idée que l'excès de bruit peut être utile pourrait conduire à la découverte d'autres purposes.

Le travail a été publié le 6 octobre dans Gentle Science & Apps. Les autres auteurs de l'article sont Tingwei Zhang, Jun Zhu et Conrad Merkle, tous du département de génie biomédical de l'UC Davis. Le travail a été soutenu par le NIH et la Glaucoma Research Foundation.