Verbundprojekt: Quantum Multi-Modal Microscopy (QM3) - Teilvorhaben: Fourier Quanten-OCT

Die multimodale Mikroskopie (MMM) ist ein relativ neuer, sich aber rasch entwickelnder Ansatz in der biomedizinischen Bildgebung. Sie verspricht den Zugang zu komplementären und damit sonst schwer zugänglichen Informationen über Gewebe und Zellen in einem einzigen Aufbau oder sogar einer einzigen Messung. Dies kann Gesamtmesszeiten nicht nur erheblich beschleunigen (und führt somit zu einem größeren Durchsatz von Proben), sondern kann durch die Korrelation der verschieden Messparameter auch neuartige Ergebnisse erzielen. Dies jedoch führt auch zu höherer Komplexität und vor allem Kosten für die Instrumentierung, was eine perspektivischen Anwendung der MMM auch im klinischen Bereich entgegensteht. QM3 zielt darauf ab, diesen Ansatz entscheidend zu erweitern, indem es quantenoptische Konzepte miteinbezieht, wie beispielsweise Zwei-Photonen-Verschränkung, Antibunching und Hong-Ou-Mandel-Interferenz zusammen mit neuartigen Einzelphotonen-Avalanche-Photodioden (SPAD)-Arrays. Das Ziel von QM3 ist es einen Demonstrator für eine industrietaugliche Erweiterung der kommerziellen konfokalen Rastermikroskopie zu entwickeln, der die Einsetzbarkeit der optischen Mikroskopie signifikant erweitert. Um dies zu erreichen, werden wir gemeinsam verschiedene Quanten- und quantengestützte Bildgebungsmodalitäten entwickeln und sie zusammen mit den parallel entwickelten Sensorgeräten zu einem multimodalen Mikroskopie-Demonstrator zusammenfügen. Die Hauptaufgabe der HUB-Gruppe ist das Design, die Implementierung and optimierte Datenanalyse eines Demonstrator-Moduls für die Fourier-Domain Quanten-OCT. Neben zu charakterisierungszwecken verwendeten Quellen des Kooperationspartner MPI basierend auf dünnen Kristallen sowie Gas-gefüllten, photonischen Kristallfasern, werden in diesem Teilprojekt ultra-helle Paarquellen mit >100THz Bandbreite und 1010 erzeugten Photonenpaaren pro Sekunde entwickelt, um hohe Messraten und damit die Anwendbarkeit für industrielle zu ermöglichen.