Propagation de la lumière à travers tout type de support - qu'il s'agisse d'espace libre ou de tissu biologique - et la lumière se dispersera. La robustesse à la diffusion est une exigence courante pour les systèmes de communication et d'imagerie. Lumière structurée, avec son utilisation de motifs projetés, résiste à la diffusion, et s'est donc imposé comme un outil polyvalent. En particulier, Les modes de lumière structurée transportant le moment angulaire orbital (OAM) ont attiré une attention considérable pour des applications en imagerie biomédicale.

L'OAM est une propriété interne de la lumière conférant une forme de beignet caractéristique au profil spatial. Le profil de polarisation des modes de lumière OAM peut également être structuré. Superposer deux modes OAM, et vous pouvez obtenir un faisceau de vortex vectoriel (VVB) caractérisé par une distribution d'intensité en anneau dans la section transversale du faisceau, et avec une polarisation variant dans l'espace. Les VVB sont considérés comme appropriés et avantageux pour les applications quantiques en technologie médicale.

Un scanner anticancéreux innovant

Une équipe internationale de chercheurs a récemment publié une étude complète sur la transmission VVB dans les milieux de diffusion. L'équipe collabore sous l'égide du projet FET-OPEN de l'Union européenne Cancer Scan, qui propose de développer un concept technologique unifié radicalement nouveau de détection biomédicale déployant de nouvelles idées en optique quantique et en mécanique quantique. Le nouveau concept est basé sur la transmission et la détection unifiées de photons dans un espace tridimensionnel de moment angulaire orbital, enchevêtrement, et les caractéristiques hyperspectrales. Théoriquement, ces éléments peuvent contribuer à développer un scanner capable de dépister le cancer et de le détecter en un seul scan du corps, sans aucun risque de radiation.

Comme expliqué dans leur rapport, l'équipe a mis en place une plate-forme flexible pour générer des VVB et des faisceaux gaussiens, et étudié leur propagation à travers un milieu qui imite les caractéristiques du tissu biologique. Ils démontrent et analysent la dégradation à la fois du profil spatial et du schéma de polarisation des différents modes de lumière.

Prêt, objectif, dispersion

Pour les faisceaux gaussiens et les VVB, les auteurs remarquent que les profils spatiaux subissent un changement brutal lorsque la concentration du milieu augmente au-delà de 0,09 % :une diminution soudaine et rapide du contraste. Les auteurs observent que le changement est dû à la présence d'un fond uniforme causé par les composantes diffusées des faisceaux.

Enquêter sur les profils de polarisation, ils ont trouvé que le comportement VVB est assez différent de celui des faisceaux gaussiens. Les faisceaux gaussiens présentent un diagramme de polarisation uniforme qui n'est pas affecté par le processus de diffusion. En revanche, Les VVB présentent une distribution complexe de polarisation sur le plan transverse. L'équipe a observé qu'une partie du signal VVB se dépolarise complètement lorsqu'il traverse un milieu diffusant, mais une partie du signal conserve sa structure.

Ces informations sur la façon dont l'interaction avec les milieux de diffusion peut affecter le comportement de la lumière OAM structurée représentent un pas en avant dans l'exploration de la façon dont elle peut interagir avec les tissus biologiques. L'équipe espère que leur étude approfondie stimulera une enquête plus approfondie sur les effets des milieux imitant les tissus diffusant la lumière, pour faire avancer la quête d'une technologie de détection biomédicale innovante.