Les spectromètres optiques sont des instruments aux usages très variés. 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 lointaine à une feuille. Maintenant, les chercheurs du département de génie biomédical de l'UC Davis ont mis au point un nouveau, méthode rapide de caractérisation et d'étalonnage des spectromètres, en fonction de la façon dont ils réagissent au « bruit ».

Rendu du prisme et du spectre

La résolution spectrale mesure dans quelle mesure un spectromètre peut distinguer la lumière de différentes longueurs d'onde. Il est également important de pouvoir étalonner le spectromètre afin que différents instruments donnent des résultats fiables et cohérents. Les méthodes actuelles de caractérisation et d'étalonnage des spectromètres sont relativement lentes et lourdes. Par exemple, mesurer la réponse du spectromètre à différentes longueurs d'onde, vous feriez briller plusieurs lasers de différentes longueurs d'onde dessus.

Le bruit est généralement perçu comme une nuisance qui perturbe les mesures. Mais l'étudiant diplômé Aaron Kho, travailler avec Vivek Srinivasan, professeur agrégé en génie biomédical et ophtalmologie, réalisé que l'excès de bruit dans le haut débit, la lumière à plusieurs longueurs d'onde 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 unique.

Plus rapide, étalonnage plus précis

Au lieu d'utiliser de nombreux lasers à longueur d'onde unique 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 source lumineuse avec de nombreuses longueurs d'onde. De cette façon, il est possible 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 du bruit excessif en tomographie par cohérence optique (OCT), une technique d'imagerie du tissu oculaire vivant. En augmentant la résolution de l'OCT, ils ont pu découvrir une nouvelle couche dans la rétine de souris.

La technique du bruit excessif a des similitudes avec le speckle laser, dit Kho. Le chatoiement - des motifs granulaires formés lorsque les lasers sont réfléchis sur des 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 la même manière, nous avons constaté que l'excès de bruit peut aussi être utile, " il a dit.

Ces nouvelles approches de caractérisation et de calibration croisée permettront d'améliorer la rigueur et la reproductibilité des données dans les nombreux domaines qui utilisent les spectromètres, Srinivasan a dit, et l'idée que l'excès de bruit peut être utile pourrait conduire à la découverte d'autres applications.

Le travail a été publié le 6 octobre dans Science de la lumière et applications .