Stichting FOM 24 februari 2011, 2011/07

Licht uit, spot aan!

Onderzoekers van de Universiteit Twente en de Stichting FOM hebben een nieuwe methode ontwikkeld om licht door troebele materialen te focusseren. Ze doen letterlijk de lichten uit - door specifiek delen te blokkeren - om een heldere spot te krijgen. Op termijn kan dat leiden tot toepassingen in de geneeskunde, zoals lichttherapie. Hiervoor moet het licht specifiek op één plek in het weefsel gefocusseerd worden. De resultaten zijn 15 februari 2011 gepubliceerd in het toonaangevende Amerikaanse tijdschrift Optics Express.
Figuur 1. Een vlak golffront van een laser door een troebel materiaal vergroten Figuur 1. Een vlak golffront van een laser door een troebel materiaal
Het uitgezonden licht vormt een gespikkeld intensiteitpatroon (links). Als delen van het golffront selectief worden geblokkeerd, komt er een spot op de gewenste plek die 50X helderder is dan de achtergrond (rechts). De zwart-witte patronen geven de amplitudes weer die naar de troebele materialen gestuurd worden. Daarnaast zijn de waargenomen intensiteit patronen van het doorgelaten licht weergegeven (rood komt overeen met een hoge intensiteit; de linker en rechter kleurenschalen zijn verschillend).

Als een laserstraal door een papiertje schijnt, dan verschijnt er achter het papier een zwak gespikkeld intensiteitpatroon. Dit wanordelijke patroon komt door interferentie: de lichtgolven versterken elkaar op sommige punten en op andere punten verzwakken ze elkaar. Door selectief sommige lichtgolven te verwijderen, verkrijgen de onderzoekers een intensere spot op een gewenste plaats.

De nieuwe methode heet 'binaire amplitudemodulatie'. De onderzoekers hebben hun nieuwe methode getest met twee soorten modulatoren; eén gebaseerd op vloeibare kristalen en een micro-elektromechanische systeem (MEMS)-modulator. De MEMS modulator bevat een miljoen kleine spiegeltjes, waarvan positie heel snel kan worden aangepast. Hierdoor kan de methode in principe veel sneller werken dan de huidige methode (golffront fase modulatie) en is hij relatief goedkoop. De snelheid is essentieel bij dynamische media, zoals biologisch weefsel. Toepassingen in de geneeskunde zijn dus een stap dichterbij gekomen.

Referentie
Titel: Focusing Light Through Random Photonic Media by Binary Amplitude Modulation
Auteurs: Duygu Akbulut, Thomas J. Huisman, Elbert G. van Putten, Willem L. Vos and Allard P. Mosk

Contact
Duygu Akbulut (0)53 489 54 76
Complex Photonix Systems (COPS)
Faculteit Technische Natuurwetenschappen en MESA+ Instituut voor Nanotechnologie
Universiteit Twente
Postbus 217
7500 AE Enschede
Nederland
Website: http://cops.tnw.utwente.nl/