Imagerie photoacoustique en profondeur avec des métacapteurs sondés par des doubles peignes de fréquence optique – Metasensor

METASENSOR vise à faire progresser l'imagerie photoacoustique tomographique grâce à une détection optique des ultrasons à haute fréquence (jusqu'à 100 MHz). Cette bande passante est cruciale pour résoudre des cellules individuelles, comme les neurones individuels, qui émettent des signaux photoacoustiques de pointe dans cette gamme de fréquences. L'approche repose sur des déplacements spectraux de résonances de modes guidés optiques de très haut facteur de qualité lorsque le résonateur est soumis à une variation de pression.
Malgré leurs promesses, les résonateurs optiques actuels ne parviennent pas à combiner des facteurs de qualité ultra-élevés, un fonctionnement à large bande et l'intégration au sein de matrices de capteurs, avec une interrogation optique en espace libre. Les décalages de résonance induits par les tolérances de fabrication rendent difficile l'alignement de toutes les résonances sur une même longueur d'onde, ce qui limite la résolution temporelle, puisque la longueur d'onde d'interrogation doit être réglé individuellement pour chaque capteur.
METASENSOR s'attaquera à ces limitations en développant des matrices de résonateurs optiques compacts (50 × 50 µm² par élément) avec des facteurs de qualité supérieurs à 105. Ces réseaux seront interrogés à l'aide de peignes de fréquences optiques doubles, ce qui permettra une lecture avec une source optique identique en dépit de l'inhomogénéité spectrale, ainsi qu'une mesure simultanée sur plusieurs résonateurs. Cela permettra d'accélérer drastiquement la cadence d'imagerie en tomographie photoacoustique tout-optique, bénéficiant ainsi d'une résolution cellulaire et de grands champs de vision. À terme, la technologie pourrait permettre une implantation chronique pour l'imagerie cérébrale fonctionnelle à long terme non-invasive en profondeur dans les tissus biologique chez des modèles animaux.