阿斯顿大学的一名研究人员开发了一种利用光的新技术，该技术可能会彻底改变非侵入性医学诊断和光通信。该研究展示了如何利用一种称为轨道角动量 （OAM） 的光来改善通过皮肤和其他生物组织的成像和数据传输。
由 Igor Meglinski 教授领导的一个团队发现，OAM 光具有无与伦比的灵敏度和准确性，这可能会导致不必要的手术或活检等程序。此外，它还可以使医生跟踪疾病的进展并计划适当的治疗方案。
实验设置
OAM 被定义为一种结构光束，它是具有定制空间结构的光场。它们通常被称为涡旋光束，以前已应用于不同应用的许多发展，包括天文学、显微镜、成像、计量学、传感和光通信。
Meglinski教授与芬兰奥卢大学的研究人员合作进行了这项研究，这在发表在Light： Science & Applications的论文“Phase preservation of orbital angular momentum of light in multiple scattering environment”中有详细说明。此后，该论文被国际光学和光子学会员组织 Optical 评为年度最激动人心的研究之一。
研究表明，与常规光信号不同，OAM 即使在穿过高散射介质时也能保持其相位特性。这意味着它可以检测极微小的变化，折光率的准确度高达 0.000001，远远超过当前许多诊断技术的能力。
阿斯顿光子技术研究所的 Meglinski 教授说：“通过证明 OAM 光可以穿过浑浊或浑浊和散射介质，这项研究为先进的生物医学应用开辟了新的可能性。例如，这项技术可以带来更准确和非侵入性的血糖水平监测方法，为糖尿病患者提供一种更轻松、痛苦更小的方法。”
研究小组进行了一系列对照实验，通过具有不同浊度和折射率水平的介质传输 OAM 光束。他们使用先进的检测技术，包括干涉测量法和数字全息术，来捕获和分析光的行为。他们发现，实验结果和理论模型之间的一致性突出了基于 OAM 的方法的能力。
研究人员认为，他们的研究结果为一系列变革性应用铺平了道路。通过调整 OAM light 的初始阶段，他们相信未来在安全光通信系统和先进生物医学成像等领域的革命性进步将是可能的。
Meglinski 教授补充道：“精确、无创经皮血糖监测的潜力代表了医学诊断的重大飞跃。我团队的方法框架和实验验证提供了对 OAM 光如何与复杂散射环境相互作用的全面理解，增强了其作为应对未来光学传感和成像挑战的多功能技术的潜力。”
相关链接：https://phys.org/news/2024-10-optical-technique-orbital-angular-momentum.html
论文链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41377-024-01562-7