Un economico, tecnica compatta per analizzare campioni a lunghezze d'onda infrarosse utilizzando componenti a lunghezza d'onda visibile potrebbe rivoluzionare i test medici e dei materiali.

La spettroscopia a infrarossi viene utilizzata per l'analisi dei materiali, nella medicina legale e nell'identificazione di reperti storici, Per esempio, —ma gli scanner sono ingombranti e costosi. La tecnologia a lunghezza d'onda visibile è economica e accessibile in articoli come fotocamere per smartphone e puntatori laser.

Ciò ha portato Leonid Krivitsky e colleghi dell'A*STAR Data Storage Institute a sviluppare un metodo in cui un raggio laser è stato convertito in due raggi a energia inferiore collegati:il collegamento tra i due raggi ha consentito di rilevare esperimenti utilizzando un raggio a lunghezze d'onda infrarosse in il secondo raggio, a lunghezze d'onda visibili.

"È una configurazione molto semplice, utilizza componenti semplici, ed è molto compatto, e abbiamo raggiunto una risoluzione paragonabile ai sistemi a infrarossi convenzionali, " ha detto Krivitsky.

Il team ha alimentato la luce laser in un cristallo di niobato di litio che ha diviso alcuni dei fotoni laser in due fotoni quantistici di energie inferiori, uno nell'infrarosso, e uno nelle parti visibili dello spettro, attraverso un processo non lineare noto come down-conversion parametrico.

In una configurazione simile a un interferometro Michelson, i tre raggi sono stati separati e sono stati inviati a specchi che li riflettevano indietro nel cristallo.

Quando il raggio laser originale è rientrato nel cristallo, ha creato una nuova coppia di raggi convertiti verso il basso che hanno interferito con la luce creata nel primo passaggio.

È stata questa interferenza che il team ha sfruttato:un campione posto nel raggio infrarosso ha influenzato l'interferenza tra i raggi di primo e secondo passaggio, che potrebbe essere rilevato sia nell'infrarosso che nel visibile, perché sono collegati quantisticamente.

Il metodo non solo consente di analizzare i cambiamenti nel raggio infrarosso tramite il raggio visibile, fornisce più informazioni rispetto alla spettroscopia convenzionale. "Poiché questo è uno schema interferometrico, puoi misurare indipendentemente l'assorbimento e l'indice di rifrazione, che non è possibile misurare con la spettroscopia a infrarossi convenzionale, " ha detto Krivitsky.

Il team è stato in grado di ottenere maggiori informazioni sul campione modificando sistematicamente la sua posizione nel raggio. Con queste misurazioni sono stati in grado di costruire un'immagine tridimensionale utilizzando una tecnica nota come tomografia a coerenza ottica.

"È un concetto molto potente. È una bella combinazione di spettroscopia, imaging e la capacità di sintonizzare ampiamente la lunghezza d'onda, " disse Krivitsky.

Il team ha analizzato campioni a quattro lunghezze d'onda comprese tra 1,5 micron e 3 micron, lunghezze d'onda che in precedenza richiedevano laser e rivelatori sofisticati.

La gamma della tecnica può essere estesa al vicino e lontano infrarosso mediante una scelta oculata dei componenti.

"Per quanto a nostra conoscenza, non esiste un sistema di tomografia a coerenza ottica disponibile in commercio che funzioni oltre 1,5 micron, " ha detto Krivitsky.