Un pas cher, Une technique compacte d'analyse d'échantillons à des longueurs d'onde infrarouges utilisant des composants de longueur d'onde visible pourrait révolutionner les tests médicaux et de matériaux.

La spectroscopie infrarouge est utilisée pour l'analyse des matériaux, en médecine légale et dans l'identification d'artefacts historiques, par exemple, -mais les scanners sont encombrants et chers. La technologie des longueurs d'onde visibles est bon marché et accessible dans des articles tels que les appareils photo des smartphones et les pointeurs laser.

Cela a conduit Leonid Krivitsky et ses collègues de l'A*STAR Data Storage Institute à développer une méthode dans laquelle un faisceau laser a été converti en deux faisceaux de plus faible énergie liés :le deuxième faisceau, aux longueurs d'onde visibles.

"C'est une configuration très simple, utilise des composants simples, et est très compact, et nous avons atteint une résolution comparable aux systèmes infrarouges conventionnels, " a déclaré Krivitski.

L'équipe a introduit de la lumière laser dans un cristal de niobate de lithium qui a divisé certains des photons laser en deux photons liés quantiques d'énergies plus faibles, un dans l'infrarouge, et un dans les parties visibles du spectre, par un processus non linéaire connu sous le nom de down-conversion paramétrique.

Dans une configuration similaire à un interféromètre de Michelson, les trois faisceaux ont été séparés et ont été envoyés vers des miroirs qui les ont reflétés dans le cristal.

Lorsque le faisceau laser d'origine est rentré dans le cristal, il a créé une nouvelle paire de faisceaux down-convertis qui ont interféré avec la lumière créée lors du premier passage.

C'est cette interférence que l'équipe a exploitée :un échantillon placé dans le faisceau infrarouge a affecté l'interférence entre les faisceaux de premier et de second passage, qui pourraient être détectés à la fois dans les faisceaux infrarouge et visible, car ils sont quantiques liés.

Non seulement la méthode permet d'analyser l'évolution du faisceau infrarouge via le faisceau visible, elle fournit plus d'informations que la spectroscopie conventionnelle. "Parce qu'il s'agit d'un schéma interférométrique, vous pouvez mesurer indépendamment l'absorption et l'indice de réfraction, que vous ne pouvez pas mesurer en spectroscopie infrarouge classique, " a déclaré Krivitski.

L'équipe a pu obtenir plus d'informations sur l'échantillon en changeant systématiquement sa position dans le faisceau. Avec ces mesures, ils ont pu construire une image tridimensionnelle en utilisant une technique connue sous le nom de tomographie par cohérence optique.

"C'est un concept très puissant. C'est une belle combinaison de spectroscopie, l'imagerie et la possibilité de régler largement la longueur d'onde, " a déclaré Krivitski.

L'équipe a analysé des échantillons à quatre longueurs d'onde entre 1,5 microns et 3 microns, longueurs d'onde qui nécessitaient auparavant des lasers et des détecteurs sophistiqués.

La gamme de la technique peut être étendue au proche et lointain infrarouge par un choix judicieux des composants.

"Au meilleur de notre connaissance, il n'y a pas de système de tomographie par cohérence optique disponible dans le commerce qui fonctionne au-delà de 1,5 microns, " a déclaré Krivitski.