새로운 광학 기술은 의료 진단에 혁명을 일으킬 수 있다

애스턴 대학의 한 연구원이 비침습적 의료 진단 및 광통신에 혁명을 일으킬 수 있는 빛을 이용한 새로운 기술을 개발했습니다.

이 연구에서는 궤도 각 운동량(OAM)이라는 유형의 빛을 활용해 피부 및 기타 생물학적 조직을 통한 이미징 및 데이터 전송을 개선하는 방법을 보여줍니다.

이고르 메글린스키 교수가 이끄는 팀은 OAM 조명이 수술이나 생검과 같은 시술을 불필요하게 만들 수 있는 탁월한 민감도와 정확성을 가지고 있다는 것을 발견했습니다. 또한 의사가 질병의 진행을 추적하고 적절한 치료 옵션을 계획할 수 있도록 할 수 있습니다.

OAM은 구조화된 광선의 한 유형으로 정의되며, 이는 맞춤형 공간 구조를 가진 광 필드입니다. 종종 소용돌이 광선이라고도 하며, 이전에는 천문학, 현미경, 이미징, 계측, 감지 및 광 통신을 포함한 다양한 응용 분야에서 여러 개발에 적용되었습니다.

메글린스키 교수는 핀란드 오울루 대학의 연구자들과 협력하여 Nature 저널 Light Science & Application에 게재된 논문 "다중 산란 환경에서 빛의 궤도 각운동량의 위상 보존"에 자세히 설명된 연구를 수행했습니다. 이 논문은 이후 국제 광학 및 광자학 회원 조직인 Optica에서 올해 가장 흥미로운 연구 중 하나로 선정되었습니다.

이 연구는 OAM이 일반적인 광 신호와 달리 고도로 산란되는 매체를 통과하더라도 위상 특성을 유지한다는 것을 보여줍니다. 즉, 굴절률에서 최대 0.000001의 정확도로 극히 작은 변화를 감지할 수 있으며, 이는 많은 현재 진단 기술의 역량을 훨씬 능가합니다.

애스턴 광자기술 연구소의 메글린스키 교수는 "OAM 빛이 탁하거나 흐리고 산란되는 매체를 통과할 수 있다는 것을 보여준 이 연구는 고급 생물의학적 응용 분야에 새로운 가능성을 열어준다"고 말했습니다.

"예를 들어, 이 기술은 혈당 수치를 모니터링하는 더 정확하고 비침습적인 방법으로 이어질 수 있으며, 당뇨병 환자에게 더 쉽고 덜 고통스러운 방법을 제공할 수 있습니다."

연구팀은 탁도와 굴절률이 다양한 매체를 통해 OAM 빔을 전송하는 일련의 통제된 실험을 수행했습니다. 그들은 간섭계와 디지털 홀로그래피를 포함한 고급 감지 기술을 사용하여 빛의 거동을 포착하고 분석했습니다. 그들은 실험 결과와 이론적 모델 간의 일관성이 OAM 기반 접근 방식의 능력을 강조한다는 것을 발견했습니다.

연구자들은 그들의 연구 결과가 다양한 혁신적인 응용 분야의 길을 열었다고 믿습니다. 그들은 OAM 빛의 초기 단계를 조정함으로써 미래에 보안 광 통신 시스템 및 고급 생물의학 영상과 같은 분야에서 혁신적인 발전이 가능할 것이라고 믿습니다.

메글린스키 교수는 "정확하고 비침습적 경피적 혈당 측정 기술의 잠재력은 의료 진단 분야에서 큰 진전을 나타냅니다.

"저희 팀의 방법론적 프레임워크와 실험적 검증은 OAM 빛이 복잡한 산란 환경과 어떻게 상호 작용하는지에 대한 포괄적 이해를 제공하여 미래의 광학 감지 및 이미징 과제를 위한 다재다능한 기술로서의 잠재력을 강화합니다."

다중 산란 환경에서 빛의 궤도 각운동량의 위상을 보존합니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241025122429.htm