阿斯顿大学的一名研究人员开发出了一种利用光的新技术，该技术可能会彻底改变非侵入性医疗诊断和光通信。这项研究展示了如何利用一种称为轨道角动量 (OAM) 的光来改善通过皮肤和其他生物组织的成像和数据传输。

由伊戈尔·梅格林斯基教授领导的团队发现，OAM 光具有无与伦比的灵敏度和准确性，因此可以省去手术或活检等程序。此外，它还可以帮助医生跟踪疾病进展并规划适当的治疗方案。

OAM 被定义为一种结构化光束，即具有定制空间结构的光场。它们通常被称为涡旋光束，之前已应用于天文学、显微镜、成像、计量学、传感和光通信等不同应用领域的许多发展。

梅格林斯基教授与芬兰奥卢大学的研究人员合作进行了这项研究，该研究的详细内容发表在《光：科学与应用》杂志上的论文《多重散射环境下光的轨道角动量的相位保持》 。该论文被国际光学和光子学会员组织 Optica 评为年度最令人兴奋的研究成果之一。

研究表明，与常规光信号不同，OAM 即使在穿过高散射介质时也能保持其相位特性。这意味着它可以检测到折射率的极小变化，精度高达 0.000001 ，远远超过了许多当前诊断技术的能力。

阿斯顿光子技术研究所的梅格林斯基教授表示：“通过展示OAM光可以穿过浑浊或多云和散射介质，这项研究为先进的生物医学应用开辟了新的可能性。

“例如，这项技术可以带来更准确、非侵入性的血糖水平监测方法，为糖尿病患者提供一种更简单、更少痛苦的方法。”

研究团队进行了一系列受控实验，将 OAM 光束传输到具有不同浊度和折射率的介质中。他们使用干涉测量法和数字全息术等先进的检测技术来捕获和分析光的行为。他们发现实验结果与理论模型之间的一致性凸显了基于 OAM 的方法的能力。

研究人员认为，他们的研究成果为一系列变革性应用铺平了道路。通过调整OAM光的初始相位，他们相信未来安全光通信系统和先进生物医学成像等领域的革命性进步将成为可能。

梅格林斯基教授补充道：“精确、非侵入性经皮血糖监测的潜力代表着医学诊断领域的一次重大飞跃。

“我的团队的方法框架和实验验证提供了对OAM光如何与复杂散射环境相互作用的全面理解，增强了其作为未来光学传感和成像挑战的多功能技术的潜力。”