I. Giới thiệu
Nghiên cứu về quang sinh học đang phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu sinh học và y học. Hình ảnh quang học và quang phổ học là hai lĩnh vực nghiên cứu chính. Quang học đồng bộ (OCT) là một phương pháp can thiệp nhạy cảm, đo lường phản xạ ánh sáng từ mẫu mục tiêu. Trong đó, OCT có thể được phân loại thành hai loại: OCT miền thời gian và OCT miền phổ. OCT miền phổ được giới thiệu sau và không cần quét cơ học, mang lại độ nhạy cao hơn. Tuy nhiên, việc sử dụng nguồn laser phổ rộng có thể dẫn đến hiện tượng phân tán ánh sáng, làm giảm chất lượng hình ảnh. Do đó, việc nhận thức và điều chỉnh hiệu ứng phân tán trong hệ thống hình ảnh quang học là rất quan trọng.
1.1. Tầm quan trọng của phân tán
Phân tán là hiện tượng mà vận tốc pha của sóng phụ thuộc vào tần số thời gian của nó. Với các mẫu có tính phân tán, việc phân tán ánh sáng có thể làm giảm thông tin trong hình ảnh quang học, dẫn đến việc giảm độ phân giải và làm mờ hình ảnh. Do đó, việc đo lường phân tán có thể được sử dụng để xác định các vật liệu, tương tự như các phương pháp quang phổ hấp thụ và truyền dẫn. Mục tiêu của nghiên cứu này là đo lường phân tán trong vật liệu mục tiêu và xác định vật liệu đó thông qua các phép đo được ghi lại bằng hệ thống OCT.
II. Hệ thống điều khiển phân tán cho OCT miền thời gian
Chương này mô tả hệ thống điều khiển phân tán trong hệ thống OCT miền thời gian. Hệ thống bao gồm một cấu hình độc đáo của gương Michelson và bộ điều khiển ánh sáng không gian (SLM) trong hình học 4-f. Nước tinh khiết được sử dụng làm vật liệu mục tiêu phân tán. Chương này trình bày thử nghiệm khả thi của hệ thống, và kết quả thực nghiệm được xác minh bằng mô phỏng toán học. So sánh giữa kết quả thực nghiệm và mô phỏng cho thấy sự đồng nhất tốt. Điều này cung cấp một cơ sở vững chắc cho việc phát triển các công nghệ quang học nhạy cảm hơn và chính xác hơn cho nhiều lĩnh vực nghiên cứu y tế và sinh học.
2.1. Tính toán độ trễ nhóm
Độ trễ nhóm là một yếu tố quan trọng trong việc đo lường phân tán. Việc tính toán độ trễ nhóm ảnh hưởng đến chức năng đồng bộ của hệ thống. Chương này cũng trình bày cách đo lường độ trễ nhóm gây ra bởi nước, cho thấy sự ảnh hưởng của phân tán ánh sáng đến chất lượng hình ảnh. Kết quả cho thấy rằng việc kiểm soát phân tán có thể cải thiện đáng kể độ nhạy của hệ thống OCT.
III. Phương pháp hiệu chuẩn SLM sử dụng OCT pha khác biệt
Chương này giới thiệu một phương pháp mới để hiệu chuẩn SLM bằng cách sử dụng quang học đồng bộ pha khác biệt (DPOCT). Là phần kiểm soát chính của hệ thống điều khiển phân tán, SLM cần được hiệu chuẩn và chức năng phản ứng pha của nó phải được ước lượng. DPOCT có độ chính xác khoảng 0,05 rad (~5 nm) và bao gồm một hệ thống can thiệp hai kênh giúp loại bỏ tiếng ồn pha chế độ chung. Phương pháp này không chỉ cải thiện độ chính xác của việc điều chỉnh phân tán mà còn mở ra hướng đi mới cho việc nghiên cứu và ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau của quang học sinh học.
3.1. Độ chính xác và tính ổn định
Độ chính xác và tính ổn định của phương pháp hiệu chuẩn là rất quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng hình ảnh. Kết quả cho thấy rằng phương pháp DPOCT có thể cung cấp độ chính xác cao và ổn định trong việc đo lường phân tán. Điều này có nghĩa là các nhà nghiên cứu có thể tin tưởng vào các phép đo được thực hiện trong các ứng dụng y tế và sinh học.
IV. Đo lường phân tán cho việc xác định vật liệu
Chương này mô tả việc đo lường phân tán cho việc xác định vật liệu. Hệ thống đo lường là một gương phổ tương tự như OCT miền phổ, với nước tinh khiết là vật liệu mục tiêu. Hệ thống này bao gồm một laser quét phổ rộng và một hệ thống can thiệp dựa trên sợi quang. Dữ liệu thu được từ phép đo được xử lý bằng một quy trình mới để phân tích biến thiên pha phổ, bao gồm thông tin phân tán. Kết quả cho thấy phương pháp này có thể đo lường nồng độ glucose trong dung dịch nước với độ nhạy cao.
4.1. Đo lường nồng độ glucose
Phép đo nồng độ glucose cho thấy khả năng theo dõi nồng độ glucose trong dung dịch nước với độ chính xác và ổn định cao. Phương pháp này không chỉ có thể áp dụng trong nghiên cứu y tế mà còn có thể được sử dụng trong các ứng dụng lâm sàng để theo dõi tình trạng sức khỏe của bệnh nhân. Điều này mở ra cơ hội cho việc phát triển các công nghệ mới trong việc quản lý bệnh tiểu đường và các bệnh liên quan đến glucose.
V. Kết luận và hướng nghiên cứu tương lai
Chương cuối cùng tóm tắt các điểm chính của nghiên cứu và cung cấp hướng đi cho nghiên cứu tương lai. Nghiên cứu này đã chứng minh rằng thông tin phân tán có thể được sử dụng để xác định vật liệu, tương tự như các phương pháp quang phổ truyền thống. Bằng cách phát triển các công nghệ quang học mới, nghiên cứu này mở ra nhiều khả năng cho việc ứng dụng trong y tế và sinh học. Hướng nghiên cứu tương lai có thể tập trung vào việc cải thiện độ nhạy và độ chính xác của các phép đo, cũng như mở rộng ứng dụng của công nghệ này trong các lĩnh vực khác nhau.
5.1. Cải thiện công nghệ quang học
Cải thiện công nghệ quang học có thể giúp nâng cao độ nhạy và độ chính xác trong việc đo lường phân tán. Điều này sẽ giúp các nhà nghiên cứu và bác sĩ có được thông tin chính xác hơn về tình trạng sức khỏe của bệnh nhân, từ đó nâng cao chất lượng chăm sóc sức khỏe.
