Intrasslade fotoner förbättrar adaptiv optisk bildåtergivning – Physics World

Intrasslade fotoner förbättrar adaptiv optisk bildåtergivning – Physics World

Tidsstämpel: 2 april 2024 4:30

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical-imaging-physics-world.jpg" data-caption="Guide stjärnfri bildbehandling Bild av ett bihuvud förvärvad med ett bredfältstransmissionsmikroskop i närvaro av aberrationer (vänster) och efter korrigering (höger). Bildinläggen representerar kvantkorrelationsmätningar mellan fotoner före och efter korrigering. (Med tillstånd: Hugo Defienne och Patrick Cameron)” title=”Klicka för att öppna bilden i popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/entangled-photons-enhance-adaptive-optical -imaging-physics-world.jpg">Kvantförbättrad adaptiv optisk bildåtergivning
Guide stjärnfri bildbehandling Bild av ett bihuvud förvärvad med ett bredfältstransmissionsmikroskop i närvaro av aberrationer (vänster) och efter korrigering (höger). Bildinläggen representerar kvantkorrelationsmätningar mellan fotoner. (Med tillstånd: Hugo Defienne och Patrick Cameron)

Forskare utnyttjar kvantfysikens egenskaper för att mäta förvrängningar i mikroskopbilder och producera skarpare bilder.

För närvarande korrigeras bildförvrängningar orsakade av aberrationer från brister i ett prov eller brister i optiska komponenter med en process som kallas adaptiv optik. Konventionell adaptiv optik förlitar sig på en ljus punkt identifierad i provet som fungerar som en referenspunkt (ledstjärnan) för att detektera aberrationer. Enheter som rumsliga ljusmodulatorer och deformerbara speglar formar sedan ljuset och korrigerar för dessa förvrängningar.

För prover som inte innehåller ljusa fläckar naturligt (och inte kan märkas med fluorescensmarkörer), har bildbaserade mätvärden och bearbetningstekniker utvecklats. Dessa tillvägagångssätt är beroende av avbildningsmodaliteten och provets natur. Kvantassisterad optik, å andra sidan, kan användas för att få tillgång till information om aberrationer oberoende av avbildningsmodalitet och prov.

Forskare vid University of Glasgow, den University of Cambridge och CNRS/Sorbonne universitet mäter aberrationer med hjälp av intrasslade fotonpar.

Kvantintrassling beskriver partiklar som är sammankopplade oavsett avståndet mellan dem. När intrasslade fotoner stöter på en aberration, förloras eller förvrängs deras korrelation. Att mäta denna korrelation – som innehåller information såsom fas som inte fångas i konventionell intensitetsavbildning – och sedan korrigera för det med en rumslig ljusmodulator eller liknande enheter, kan förbättra känsligheten och bildupplösningen.

”Det finns två aspekter [av det här projektet] som jag tycker är väldigt spännande: länken som finns mellan den grundläggande aspekten av förveckling och den starka korrelationen du har; och det faktum att det är något som kan vara användbart i praktiken”, säger Hugo Defienne, senior CNRS-forskare på projektet.

I teamets uppställning genereras intrasslade fotonpar genom spontan parametrisk nedkonvertering i en tunn kristall. Anti-korrelerade fotonpar skickas genom ett prov för att avbilda det i det bortre fältet. En EMCCD-kamera (elektronmultiplying charge-coupled device) detekterar fotonparen och mäter fotonkorrelationer och bilder med konventionell intensitet. Fotonkorrelationerna används sedan för att fokusera bilden med hjälp av rumslig ljusmodulering.

Forskarna demonstrerade sin guide stjärnfria adaptiva optikmetoder med hjälp av biologiska prover (ett bihuvud och ett ben). Deras resultat visade att korrelationerna kan användas för att producera bilder med högre upplösning än konventionell ljusfältsmikroskopi.

"Jag tror att det förmodligen är ett av de få kvantavbildningssystem som är mycket nära något som kan användas i praktiken," säger Defienne.

Arbetar mot en bred användning av installationen, forskarna integrerar nu den med reflektionsmikroskopkonfigurationer. Avbildningstider, som för närvarande är teknikens huvudsakliga begränsning, kan reduceras med alternativa kamerateknologier som är tillgängliga för kommersiella och forskningsapplikationer.

"Den andra framtida riktningen vi har är att göra aberrationskorrigering på ett icke-lokalt sätt", säger Defienne. Den tekniken skulle dela de parade fotonerna, skicka en till ett mikroskop och en annan till en rumslig ljusmodulator och kamera. Tillvägagångssättet skulle effektivt skapa en aberration som är korrelerad med en konventionell intensitetsbild för att komma fram till en fokuserad, högupplöst bild.

Forskningsstudien är publicerad i Vetenskap.

Tidsstämpel:

Mer från Fysikvärlden