Räumlich aufgelöste Messung des Streukoeffizienten und des Kapillarnetzwerks von Gewebe mit Hilfe eines Random Lasers

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Michael Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Biomedizinische Systemtechnik ; Messsysteme ; Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 414732368

• Erstellungsjahr: 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Dieses Projekt hat das Verständnis und die Anwendung von Random Lasern (RLs) in der biomedizinischen Optik vorangetrieben – mit dem Ziel, RLs zur Bestimmung der Streueigenschaften und Kapillarnetzwerke in Geweben einzusetzen. RL zeichnen sich dadurch aus, dass sie ohne einen konventionellen Resonator auskommen. Aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen im Streumedium bieten sie einen innovativen Ansatz zur Untersuchung von Gewebeveränderungen. Schwerpunkte der Arbeiten waren die Untersuchung des RL-Verhaltens in Gewebephantomen, die Entwicklung von Methoden zur Bestimmung von Streukoeffizienten sowie die Erforschung des Potenzials von RLs zur Charakterisierung von Kapillarnetzwerken. Wichtige Fortschritte wurden erzielt, darunter eine Methode zur Charakterisierung des RL-Schwellenbereichs sowie ein mathematisches Modell zur Analyse von RL-Peakverschiebungen zur Bestimmung optischer Eigenschaften. Darüber hinaus wurde ein Whispering Gallery Mode (WGM)-Laser zur Detektion von Kapillaren entwickelt. Diese Ergebnisse verdeutlichen das Potenzial von RLs als neuartige optische Werkzeuge für die medizinische Diagnostik.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Random laser as a potential tool for the determination of the scattering coefficient. Biomedical Optics Express, 12(9), 5439.
  Hohmann, Martin; Späth, Moritz; Ni, Dongqin; Dörner, Dominique; Lengenfelder, Benjamin; Klämpfl, Florian & Schmidt, Michael
  
• Random laser-assisted whispering gallery mode laser for precise determination of microstructures. Frontiers in Optics + Laser Science 2023 (FiO, LS), JM7A.82. Optica Publishing Group.
  Ni, Dongqin; Späth, Moritz; Klámpfl, Florian; Schmidt, Michael & Hohmann, Martin
  
• Threshold behavior and tunability of a diffusive random laser. Optics Express, 31(16), 25747.
  Ni, Dongqin; Späth, Moritz; Klämpfl, Florian; Schmidt, Michael & Hohmann, Martin
  
• Towards a sensing model using a random laser combined with diffuse reflectance spectroscopy. Biomedical Optics Express, 15(8), 4425.
  Ni, Dongqin; Klämpfl, Florian; Schmidt, Michael & Hohmann, Martin