Los espectrómetros ópticos son instrumentos con una amplia variedad de usos. Midiendo la intensidad de la luz en diferentes longitudes de onda, se pueden utilizar para obtener imágenes de tejidos o medir la composición química de todo, desde una galaxia distante hasta una hoja. Ahora, los investigadores del Departamento de Ingeniería Biomédica de UC Davis han creado una nueva, método rápido para caracterizar y calibrar espectrómetros, basado en cómo responden al "ruido".

Representación de prisma y espectro.

La resolución espectral mide qué tan bien un espectrómetro puede distinguir la luz de diferentes longitudes de onda. También es importante poder calibrar el espectrómetro para que los diferentes instrumentos den resultados consistentes y confiables. Los métodos actuales para caracterizar y calibrar espectrómetros son relativamente lentos y engorrosos. Por ejemplo, para medir cómo responde el espectrómetro a diferentes longitudes de onda, usted haría brillar múltiples láseres de diferentes longitudes de onda sobre él.

El ruido generalmente se considera una molestia que confunde las mediciones. Pero el estudiante de posgrado Aaron Kho, trabajando con Vivek Srinivasan, profesor asociado de ingeniería biomédica y oftalmología, se dio cuenta de que el exceso de ruido en la banda ancha, La luz de varias longitudes de onda también podría tener un propósito útil y reemplazar todos esos láseres individuales.

"La respuesta del espectrómetro al ruido se puede utilizar para inferir la respuesta del espectrómetro a una señal real, "Dijo Srinivasan. Eso es porque el exceso de ruido le da a cada canal del espectro una firma única.

Más rápido, calibración más precisa

En lugar de utilizar muchos láseres de longitud de onda única para medir la respuesta del espectrómetro en cada longitud de onda, el nuevo enfoque utiliza solo las fluctuaciones de ruido que están naturalmente presentes en una fuente de luz con muchas longitudes de onda. De este modo, es posible evaluar el rendimiento del espectrómetro en solo unos segundos. El equipo también demostró que podían utilizar un enfoque similar para realizar una calibración cruzada de dos espectrómetros diferentes.

Kho y Srinivasan utilizaron el método de exceso de ruido en la tomografía de coherencia óptica (OCT), una técnica para obtener imágenes de tejido ocular vivo. Al aumentar la resolución de OCT, pudieron descubrir una nueva capa en la retina del ratón.

La técnica de exceso de ruido tiene similitudes con el moteado láser, Dijo Kho. El moteado (patrones granulares que se forman cuando los láseres se reflejan en las superficies) se consideraba originalmente una molestia, pero resulta ser útil en la obtención de imágenes. proporcionando información adicional como el flujo sanguíneo.

"Similar, Descubrimos que el exceso de ruido también puede ser útil, " él dijo.

Estos nuevos enfoques de caracterización y calibración cruzada mejorarán el rigor y la reproducibilidad de los datos en los muchos campos que utilizan espectrómetros, Srinivasan dijo:y la idea de que el exceso de ruido puede ser útil podría llevar al descubrimiento de otras aplicaciones.

El trabajo fue publicado el 6 de octubre en Ciencias de la luz y aplicaciones .