초록 ▼

■ 반사모드에서의 in situ 광전파 에너지 극대화: 빛의 산란이 심한 복잡 매질 뒤편에 숨겨진 타겟을 센싱, 제어하는 일은 심층 생체영상에서 레이저 수술 등을 아우르는 다양한 응용에서 발생하는 일반적인 문제이다. 이러한 응용에서 주요한 문제 중 하나는 다중산란에 의한 표면 근처의 얕은 빛의 침투 깊이이다. 따라서 복잡매질에서 일어나는 산란특성을 반사 형태 in situ geometry에서 측정하는 연구는 기초과학 및 다양한 응용을 위해서 필수적이다. 복잡매질에 의한 빛의 파면 왜곡을 극복하기 위한 많은 노력들이 있었으나, 매질에

■ 반사모드에서의 in situ 광전파 에너지 극대화: 빛의 산란이 심한 복잡 매질 뒤편에 숨겨진 타겟을 센싱, 제어하는 일은 심층 생체영상에서 레이저 수술 등을 아우르는 다양한 응용에서 발생하는 일반적인 문제이다. 이러한 응용에서 주요한 문제 중 하나는 다중산란에 의한 표면 근처의 얕은 빛의 침투 깊이이다. 따라서 복잡매질에서 일어나는 산란특성을 반사 형태 in situ geometry에서 측정하는 연구는 기초과학 및 다양한 응용을 위해서 필수적이다. 복잡매질에 의한 빛의 파면 왜곡을 극복하기 위한 많은 노력들이 있었으나, 매질에 인위적인 변화를 주지 않고 반사된 빛을 이용하는 방법은 어려움으로 남아있었다. 이를 해결하기 위하여 복잡매질에서 일어나는 다중산란을 정량화할 수 있는 고해상도 3차원 두편광 투과반사 위상현미경 시스템을 개발하였다. 이를 이용하여 매질에서 빛의 산란 특성인 투과 반사행렬을 완벽히 기술하였다. 반사 행렬의 물리적인 분석을 통하여, 빛의 반사파가 극소화되는 특별한 고유 모드 빛의 파면인 무반사 모드를 추출하였다. 이를 공간 광변조기를 이용해 빛의 파면을 제어함으로써 산란매질 속 광전파 에너지를 극대화할 수 있음을 증명하였고, 그 결과 광전파 에너지가 약 3배 증가하였다.
■ 복잡 매질에서 빛의 전파 및 산란 현상을 물리적으로 규명하기 위하여 매질의 투과 반사행렬을 동시에 획득함으로써 매질의 산란특성을 정량화 하였고, 투과와 반사 고유모드 사이의 관계를 실험적으로 증명하였다. 또한 수학적인 이론을 바탕으로 이름 검증하고, 광전파를 효율적으로 증가시키기 위한 새로운 방법을 유도하였다.
■ 광전파에너지 극대화 기술의 의생명 연구에 응용하기 위하여 생체의 시간적인 변화에 따라 빛의 파면을 연속적으로 제어하는 기술이 필요하다. 이를 위하여 매질에서 산란되어 되돌아 나온 빛을 연속적으로 측정하며 빛의 파면을 제어하는 새로운 시스템을 구축하고 알고리즘을 개발하였다. 연속적인 파면형성 제어 방법을 통하여 매질 속 광전파에너지를 2배이상 증가시켯다. 빛의 반사파를 제어하는 방법은 측정 장비를 내부에 삽입하기 어려운 생체 응용 연구에 광범위하게 적용가능하고, 현재 사용되는 광학 영상 진단 및 광치료 등의 유효 깊이를 증가시키는 기반 기술이 될 것이다.
■ 매질의 역학적 특성 측정 정량화 현미경 기술: 생체 조직과 생체적합성 물질의 역학적 성질은 그것의 기능에 직접적으로 연결되어 의학적인 응용에 중요한 요소이다. 기존의 역학적 성질을 측정하는 기술은 접촉식으로 시료에 영향을 주거나, 해상도가 충분하지 못한 한계가 있다. 따라서 비침습적인 방법으로 고해상도 생체역학 정보를 얻는 기술이 필요하다. 이러한 문제를 하결하기 위하여 매질로부터 비탄성 산란을 측정하는 역학 이미징 분야의 세계 최고의 기술을 보유한 Harvard medical school 그룹과 공동 연구를 수행하였다. 역학적 성질을 광학적으로 측정하기 위하여, 분광해상도를 향상시키고 off-axis right-angle scattering configuration (비축 직교 산란 셋업) 현미경을 구축하였다. 편광 선택적 측정을 통하여 매질의 longitudinal modulus와 shear modulus를 동시에 측정하는 새로운 역학 현미경 기술을 개발하였다. 이를 이용해 역학현미경 기술로 얻을 수 있는 역학적 특성을 매질의 모든 역학적 계수로 확장하였다. 또한 횡방향 탄성계수는 의학적으로 정상조직과 질병이 있는 조직 간에 더 새로운 이미징 컨트라스트로 작용할 수 있어 응용적인 측면에서 의미가 크다. 이는 복잡매질에서 빛의 무반사모드 연구와 결합하여 고심도 역학 이미징의 분야를 개척할 것이다.

(출처 : Ⅰ. 연구결과 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8