Une nouvelle méthode utilise le bruit pour rendre les spectromètres plus précis

prisme
Crédit photo: Pixabay / CC0 Public Domain

optiques sont des instruments avec une grande variété d’utilisations. En mesurant l’intensité de la lumière sur différentes longueurs d’, ils peuvent être utilisés imager des tissus ou mesurer la composition chimique de tout, d’une galaxie éloignée à une feuille. Aujourd’hui, des chercheurs du département de génie biomédical de l’UC Davis ont mis au point une méthode rapide de caractérisation et d’étalonnage des spectromètres en fonction de leur réaction au «bruit».

Reproduction du prisme et du spectre

La résolution spectrale mesure dans quelle mesure un spectromètre peut différencier la lumière de différentes longueurs d’onde. Il est également important de pouvoir étalonner le spectromètre afin que différents instruments produisent de manière fiable des résultats cohérents. Les méthodes actuelles de caractérisation et d’étalonnage des spectromètres sont relativement lentes et lourdes. Par exemple, pour mesurer la réponse du spectromètre à différentes longueurs d’onde, vous pointeriez plusieurs lasers à différentes longueurs d’onde.

Le bruit est généralement gênant, perturbant les mesures. Cependant, le doctorant Aaron Kho, qui a travaillé avec le professeur agrégé de génie biomédical et d’ophtalmologie, Vivek Srinivasan, s’est rendu compte que le bruit excessif dans la lumière large bande multi-longueur d’onde pourrait également servir un objectif et remplacer tous ces lasers individuels.

« La réponse du spectromètre au bruit peut être utilisée pour déduire la réponse du spectromètre à un signal réel », a déclaré Srinivasan. En effet, le bruit excessif donne à chaque canal du spectre une signature unique.

Étalonnage plus rapide et plus précis

Au lieu d’utiliser de nombreux lasers à une seule longueur d’onde pour mesurer la réponse du spectromètre à chaque longueur d’onde, la nouvelle approche utilise uniquement les fluctuations de bruit qui sont naturellement présentes dans une source de lumière avec de nombreuses longueurs d’onde. De cette manière, il est possible d’évaluer les performances du spectromètre en quelques secondes seulement. L’équipe a également montré qu’elle pouvait utiliser une approche similaire pour étalonner deux spectromètres différents.

Kho et Srinivasan ont utilisé la méthode du bruit excessif en tomographie par cohérence optique (OCT), une technique d’imagerie des tissus oculaires vivants. En augmentant la résolution de l’OCT, ils ont pu découvrir une nouvelle couche dans la rétine de la souris.

La technique du bruit excessif est similaire au chatoiement laser, a déclaré Kho. Les taches – des motifs granuleux qui apparaissent lorsque les lasers se reflètent sur les surfaces – ont été initialement jugées ennuyeuses, mais se révèlent utiles pour l’imagerie en fournissant des informations supplémentaires telles que le flux sanguin.

« De même, nous avons constaté qu’un bruit excessif peut également être bénéfique », a-t-il déclaré.

Ces nouvelles approches de caractérisation et d’étalonnage croisé amélioreront la précision et la reproductibilité des données dans les nombreux domaines dans lesquels les spectromètres sont utilisés, a déclaré Srinivasan, et la prise de conscience qu’un bruit excessif peut être utile pourrait conduire à la découverte d’autres applications.

L’ouvrage a été publié le 6 octobre dans Science de la lumière et applications .


Lasers de pointe au niveau micro


Plus d’information:
Aaron M. Kho et al., Incoherent Excess Noise Encode Spectralally Broadband Light Sources, Lumière: science et applications (2020). DOI: 10.1038 / s41377-020-00404-6

Citation: Une nouvelle méthode utilise le bruit pour rendre les spectromètres plus précis (13 octobre 2020), consultée le 13 octobre 2020 sur https://phys.org/news/2020-10-method-noise-spectrometer-accurate.html

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