L'Institut National des Technologies de l'Information et de la Communication (NTIC), Université du Tohoku, Université Toin de Yokohama, et l'Agence japonaise pour la science et la technologie (JST) ont réussi à développer un système de microscopie holographique à fluorescence à haute vitesse sans balayage avec une résolution submicronique pour un espace 3-D. Le système est basé sur l'holographie numérique.

Le système de microscopie développé dispose d'un algorithme pour acquérir des informations 3D d'objets fluorescents en vue d'une mesure 3D sans balayage en moins d'une milliseconde. La détection 3-D sans balayage avec une résolution submicronique et l'imagerie de fluorescence holographique multiplexée en couleur ont été démontrées à l'aide de l'algorithme. Le système de microscopie sera encore développé pour réaliser une détection holographique d'images animées en 3D d'échantillons avec une lumière incohérente.

Cette réalisation a été publiée dans Lettres d'optique en libre accès le 29 janvier, 2021.

Le système de microscopie à fluorescence holographique à grande vitesse sans balayage illustré à la figure 1 a été construit sur la base de l'holographie numérique et est applicable à la détection de lumière incohérente telle que la lumière de fluorescence et la lumière naturelle. L'algorithme développé permet l'adoption d'un modulateur de phase pour générer deux valeurs de phase, ce qui devrait augmenter la vitesse de mesure. La résolution submicronique pour un espace 3-D a été démontrée avec succès en utilisant des objets fluorescents d'un diamètre de 0,2 micron.

Les résultats expérimentaux illustrés à la figure 2 indiquent que le système de microscopie développé permet une détection 3-D des nanoparticules et a une résolution submicronique quantitativement pour un espace 3-D. La mesure 3-D sans balayage en moins d'une milliseconde est réalisable en utilisant l'algorithme avec un cristal liquide ferroélectrique sur silicium (FLCOS) ou un dispositif électro-optique (EO). L'imagerie de fluorescence holographique multiplexée en couleur avec l'algorithme et seulement quatre expositions a également été démontrée en combinant l'algorithme proposé et la superposition cohérente computationnelle (CCS). Le nombre d'expositions est réduit par l'algorithme, et le nombre de photons par hologramme est augmenté même pour une lumière finalement faible.