量子光源がバイオイメージングの透明性を向上させる(Quantum light source advances bioimaging clarity)

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テキサスA&Mの研究者が共同で、分光測定結果を向上させるデバイスを開発 Texas A&M researchers team up to create device to enhance spectroscopy results

2022-09-15 テキサス A&M大学

テキサスA&M大学の研究者は、光の量子揺らぎを指向された経路に絞ることができるデバイスを作成し、それを使ってコントラストイメージングを強化しました。
このユニークな「懐中電灯」は、生きた細胞や組織内の構造の力学的特性を視覚的に記録するブリルアン顕微鏡の分光測定において、S/N比を高めるために作られたものである。テストの結果、この新しい光源は画像の鮮明さと精度を大幅に向上させることが明らかになった。
光を過剰に照射すると、撮像している細胞が損傷してしまう。科学文献を検索し、1980年代に発表された量子光がこの問題を解決できるとする理論を見つけた。

<関連情報>

量子励起ブリルアン散乱分光とイメージング Quantum-enhanced stimulated Brillouin scattering spectroscopy and imaging

Tian Li, Fu Li, Xinghua Liu, Vladislav V. Yakovlev, and Girish S. Agarwal
Optica  Published: August 18, 2022
DOI:https://doi.org/10.1364/OPTICA.467635

Abstract

Brillouin microscopy is an emerging label-free imaging technique used to assess local viscoelastic properties. Quantum-enhanced stimulated Brillouin scattering is demonstrated using low power continuous-wave lasers at 795 nm. A signal-to-noise ratio enhancement of 3.4 dB is reported by using two-mode intensity-difference squeezed light generated with the four-wave mixing process in atomic rubidium vapor. The low optical power and the excitation wavelengths in the water transparency window have the potential to provide a powerful bio-imaging technique for probing mechanical properties of biological samples prone to phototoxicity and thermal effects. The performance enhancement affordable through the use of quantum light may pave the way for significantly improved sensitivity that cannot be achieved classically. The proposed method for utilizing squeezed light for enhanced stimulated Brillouin scattering can be easily adapted for both spectroscopic and imaging applications in biology.

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