Licht für optische Tomografie

Licht für optische Tomografie

Physik Journal - Eine neu entwickelte Lichtquelle könnte die 'Optische Kohärenz Tomografie' deutlich verbessern.

Schonend und schnell können Ärzte mit modernen Lichtsonden krankhafte Veränderungen am Augenhintergrund, auf der Haut oder im Darm erkennen. Bei dieser „Optischen Kohärenz Tomografie“ (OCT) wird eingestrahltes Licht zwischen 400 und 1100 Nanometer Wellenlänge je nach Zustand der Zellen anders reflektiert. Dieses mit einem Echolot vergleichbare Verfahren erlaubt es Medizinern, Tumorzellen inmitten von gesundem Körpergewebe exakt räumlich darzustellen. So gelang es Wissenschaftlern der Universität Wien, eine Retina innerhalb von nur rund einer Sekunde dreidimensional mit 15 Mikrometer Auflösung aufzunehmen.

Haltbarkeit und Bildqualität dieser OCT-Systeme könnten nun durch die Entwicklung der britischen Firma Mesophotonics, einer Ausgründung des Optoelectronics Research Centers der University of Southampton, gesteigert werden. Während das notwendige Lichtspektrum heute über mikrostrukturierte Glasfasern oder Saphir-Kristalle erzeugt und geleitet wird, vereinen die neuen „continuum-generating chips“ (CGC) die Vorteile dieser beiden Quellen. So reichen zum einen niederenergetische Femtosekunden-Pulse eines Ti-Saphir-Lasers (800 nm, 10 nJ) aus, um in dem Wellenleiter ein kontinuierliches Spektrum zwischen 600 und 1100 Nanometer zu erzeugen. Zum anderen zeigte sich dieser CGC sehr widerstandsfähig gegen Schäden, die blaues Licht mit einigen Watt Leistung in den sonst verwendeten Glasfaser-Leitern verursachen.

Das Kernstück dieses CGC bildet ein klassischer Silizium-Wafer, auf den die Entwickler eine rund ein Mikrometer schmale und zehn Millimeter lange Struktur eines hochbrechenden Materials deponierten. Mesophotonics verrät über diese Substanz mit hohem Brechungsindex nur so viel, dass es bei der Belichtung von Silizium-Rohlingen in der Chipindustrie Anwendung findet. In diesen Optiken finden sich beispielsweise Calziumflourid oder hochreiner Quarz.

Das Lichtspektrum, das der rund einen Mikrometer flache und 50 Quadratmikrometer kleine Prototyp aussendet, ist zudem symmetrisch um die zentrale Wellenlänge und weist kein störendes, spektrales Rauschen auf. Auflösung und Kontrast der OCT-Aufnahmen könnten dadurch verbessert werden. Die Entwickler von Mesophotonics hoffen, bereits in wenigen Monaten ihre Lichtchips auf dem Markt für optische Module anbieten zu können, zu Preisen vergleichbar mit denen von mikrostrukturierten Fasermaterialien.

Jan Oliver Löfken

Quelle: Physik Journal, Dezember 2003

Weitere Infos:

• Mesophotonics: 
  http://www.mesophotonics.com 
• Optoelectronics Research Centre:
  http://www.orc.soton.ac.uk