Tia laser mới có khả năng nâng cao chất lượng hình ảnh công nghệ của tương lai

Dựa vào laser hốc cộng hưởng hỗn loạn (chaotic cavity laser), công nghệ này kết hợp độ sáng của các laser truyền thống với sự sai lệch hình ảnh thấp hơn của điốt phát quang (LEDs). Việc tìm kiếm các nguồn ánh sáng tốt hơn cho các ứng dụng tạo ảnh toàn phần (full-field), tốc độ cao là mục tiêu chính của các thử nghiệm và các nghiên cứu lớn trong những năm gần đây.

“Laser hốc cộng hưởng hỗn loạn này là bản mẫu tuyệt vời của các nghiên cứu cơ bản hướng đến các phát minh tiềm năng quan trọng phục vụ cho lợi ích xã hội”, A. Douglas Stone, giáo sư vật lý, chủ tịch vật lý ứng dụng, đồng tác giả nghiên cứu cho biết. “Phần lớn nghiên cứu cơ bản đều xuất phát từ mong muốn tìm hiểu các cấp độ nhất định của các laser – ngẫu nhiên và hỗn loạn – mà chưa biết ứng dụng của nó như thế nào. Cuối cùng, thông qua các lĩnh vực khác, chúng tôi đã khám phá ra được các laser thích hợp trong tạo ảnh và kính hiển vi”.

Một trong những vấn đề làm giảm chất lượng hình ảnh chính là “đốm nhiễu” (speckle). Đốm nhiễu là một hình ảnh ngẫu nhiên ở dạng hạt, xuất hiện là do sự gắn kết không gian cao tạo ra lỗi cấu tạo của hình ảnh khi sử dụng các laser truyền thống. Một cách để tránh sự biến dạng ảnh này là sử dụng nguồn ánh sáng LED. Tuy nhiên, nguồn ánh sáng nàykhông đủ độ chiếu sáng để tạo ảnh tốc độ cao.

Loại laser bán dẫn bơm điện mới mang đến một phương thức tiếp cận khác biệt, nó có thể tạo ra phát xạ cường độ lớn, mặc dù có sự gắn kết không gian thấp.

“Đối với tạo ảnh toàn phần, sự tương phản của đốm nhiễu này phải nhỏ hơn khoảng 4% mới tránh được bất kỳ sự nhiễu loạn khi chụp ảnh kiểm nghiệm ở người”, Hui Cao, giáo sư vật lý ứng dụng giải thích. “Như chúng tôi đã cho thấy, laser phát xạ mép tiêu chuẩn sinh ra đốm nhiễu tương phản là khoảng 50% trong khi laser của chúng tôi sinh ra đốm nhiễu tương phản chỉ là 3%. Như vậy, laser mới đã khử bỏ hoàn toàn sự phát sinh các thành phần lạ liên kết trong tạo ảnh toàn phần”.

Đồng tác giả Michael A. Choma cho biết đốm nhiễu laser là rào cản chính trong sự phát triển cấp độ nhất định chuẩn đoán lâm sàng sử dụng ánh sáng. “Việc phát triển các tia laser không đốm nhiễu là một phần thưởng đáng giá cho các nhà nghiên cứu, nhất là để phát triển các chuẩn đoán lâm sàng mới”, Choma phát biểu.