Complete characterization of biological samples is of potential interest in different industrial and research areas, as for instance, in biomedical applications, for the recognition of organic structures or for the early detection of some diseases. During the last decades, polarimetric methods are experiencing an increase of attention in the study of biomedical tissues, and they are nowadays used in such framework to provide qualitative (polarimetric imaging) and quantitative (data processing) information for the studied samples. Polarimetric methods are based on the analysis of polarization modifications produced by lightmatter interactions which can be triggered by a number of complex internal processes but can be roughly understood as the result of the combination of three pure polarimetric features of the sample: its diattenuation, retardance and depolarization. To describe the depolarization sample behavior, we use the Indices of Polarimetric Purity (IPP): related with the randomness of the scattering processes, IPPs provide more information of depolarizing systems than the widely used depolarization index, 𝑃∆, which further synthetizes the depolarization content of samples. As a result, IPPs allow the revelation of some structures from tissue samples (animal and vegetal) hidden in regular intensity images of even in the 𝑃∆ channel, leading to better tissue classification results.

The study of tissue optics is relevant for developing innovative non-invasive diagnostic and therapeutic techniques, and optical phantoms that simulate light propagation processes through soft biological tissue are required to evaluate the performance and calibrate different medical imaging modalities. Liquid lipid based low-cost phantoms were prepared, with cow’s milk as scattering material, Red India ink as the absorbing material and demineralized water as the matrix material since it provides a soft medium biologically compatible with the addition of organic molecules. Two experiments were carried out for characterization of this tissue model. First, collimated and diffuse transmittance and reflectance spectra were measured using phantoms with milk of different fat content. From the data, dependence between: total extinction coefficient, Kubelka Munk’s ratio, absorption and scattering coefficients on the wavelength were estimated. Second, using collimated transmittance measurements the effect of the phantom components was observed. The absorption peak, increases as ink was added to phantoms; and when lipid concentration was varied, by fixed ink, the scattering growths. The extinction coefficient’s dependence on the wavelength was determined, and fluorescence was observed. Results confirm the possibility of spectroscopic identification of milk kinds, as well as the feasibility of low-cost controllable phantom for preliminary biophotonic studies.

Electron-electron correlation is at the origin of complexity in multi-electron systems. Since the total response of a complex system is not the sum of its independent constituents, the many-electron problem remains a computational challenge even though understanding correlation mechanisms is essential for a full control of the electric and magnetic properties of matter. In this work, we disentangle the fingerprints of correlated electron dynamics in the strong laser-atom interaction of the simplest multi-electron system. The two electrons of the helium atom interacting with an intense electromagnetic field represent an extraordinary scenario to explore correlations from a fundamental view, since we can perform a numerical integration of the time-dependent Schrödinger equation. Our theoretical results predict a correlation mechanism of back-reaction showing a distinctive signature in high-order harmonic generation. An extension of the high-harmonic spectra towards higher frequencies encodes the information of back-reaction. This finding demonstrates that correlation phenomena can be tracked with high-harmonic spectroscopy, and opens the possibility to experimentally probe complex systems.

In this scientific work we developed a high-performance in vitro detection system for food allergy in a multiplex serologic IgE format which improves the specificity and selectivity of our biosensors, reducing the cross-reactivity and the matrix-effect in real serum assays. We demonstrated the effectivity of the system for one molecular allergen, with promising results to become a real alternative to existing CRD diagnostic tests based on specific IgE detection. We accomplished a novel assay framework inspired by the chemical and optical properties of SiO2 NPs and by the flexibility of the interferometric Fabry-Perot transducer used which helped us to solve the unspecific adsorption problem in diagnostic test based on specific IgE detection by separating the objective molecule, IgE, from the rest of the serum out of the sensor. The novelty of the methodology lies on the use of a given size of SiO2 NPs as filtering and signal amplification system to separate IgE from IgG and to improve the interferometric optical signal, respectively

La microscopía es una técnica ampliamente usada en multitud de ámbitos tales como la
investigación básica y aplicada en biomedicina o ingeniería. Muchas técnicas de
microscopía emplean luz estructurada junto con técnicas computacionales de
reconstrucción de imágenes. En este trabajo describimos un método de microscopía con
luz estructurada que consiste en acoplar un modulador espacial de luz basado en
microespejos (DMD, acrónimo de la expresión digital micromirror device) a un
microscopio invertido comercial. La fuente de iluminación es una lámpara con ancho de
banda en el visible. El mismo sistema de epi-iluminación del microscopio,
convenientemente desmontado, se utiliza para iluminar el DMD. Un sistema óptico
adicional proyecta los patrones luminosos codificados en el DMD sobre el diafragma de
campo del microscopio. Una cámara CCD convenientemente sincronizada actúa como
dispositivo fotodetector flexible. El objetivo principal del trabajo es validar tecnologías
asequibles para reconstruir imágenes con luz estructurada, realizar tomografía o lograr
otras mejoras en microscopía de fluorescencia. En particular, se desarrollarán técnicas
de imagen basadas en detección integrada con un solo píxel. También se explorarán
técnicas de microscopía de tipo SIM (structured illumination microscopy), que permiten
obtener seccionado óptico y resolución equiparables a las de la microscopía confocal.

Una de las principales aplicaciones de los moduladores espaciales de luz es la simulación de elementos ópticos difractivos, tal como la parte difractiva de las lentes intraoculares multifocales. Previamente, el grupo de investigación llevó a cabo el montaje de un sistema óptico con un modulador de cristal líquido sobre silíceo (LCoS SLM) calibrado para trabajar en régimen solo de fase, con el que se realizó la simulación en banco óptico de una lente bifocal comercial de manera satisfactoria. El presente trabajo utiliza el modulador para el análisis y simulación de una lente trifocal de perfil difractivo sinusoidal de reciente aparición en el mercado. Ya que la forma de este perfil es hasta el momento desconocida, se utiliza un microscopio confocal para obtener la topografía de los anillos difractivos y se caracteriza la eficiencia energética de la lente trifocal a lo largo del espacio imagen. A partir de la información obtenida de la lente comercial, se representa un modelo de perfil sinusoidal en el modulador y se analiza la eficiencia energética de la lente simulada en el banco óptico. La similitud entre los resultados obtenidos con la propia lente versus los obtenidos con el simulador en banco óptico permitirá verificar el modelo de perfil sinusoidal propuesto. Además, el uso del modulador permite modificar algunos parámetros de diseño de la lente, por lo que se podrá buscar suplir algunas de sus limitaciones o proponer un nuevo comportamiento óptico deseado.

La lente intraocular (LIO) es un implante que reemplaza al cristalino opacificado en la cirugía de cataratas y, además, según su diseño, permite corregir la ametropía preoperatoria y mejorar la calidad de la imagen retiniana. Para evaluar su rendimiento, la LIO se inserta en un modelo de ojo construido en banco óptico siguiendo la norma estándar internacional. Nuestra investigación pretende dotar al sistema de los mecanismos necesarios para una evaluación óptica de LIOs in vitro que controle el desenfoque, el astigmatismo y las aberraciones de alto orden. Para ello incorpora un bucle de óptica adaptativa -formado por un espejo deformable asociado a un sensor Hartmann-Shack- que permite introducir aberraciones en el haz de luz incidente sobre la cubeta que simula un modelo de ojo. Formado por una córnea y pupila artificiales, tras las que se sumerge la LIO, es un modelo próximo al ojo fisiológico. La caracterización de los elementos del montaje permitió asegurar el funcionamiento del espejo deformable (margen de error < 2%), así como la potencia (+42 dioptrías) y aberración esférica de la córnea (Z[4,0]=+0.3μm para pupila de 6mm). Mediante control del espejo deformable, el sistema permite variar las condiciones de medida en la caracterización de LIOs: posición del objeto, ametropías en el modelo de ojo (miopía, hipermetropía, astigmatismo), la aberración esférica y otras aberraciones corneales de alto orden.

La iluminación artificial tiene un papel fundamental en la vida de las personas, actualmente se pasa gran parte del día en ambientes de interior utilizando este tipo de iluminación, ya que hay ocasiones en los que no puede aprovecharse la luz diurna. Es conocido que la exposición a la luz solar es favorable para el ritmo circadiano, haciendo que los niveles del estímulo circadiano sean más elevados por la mañana y vayan disminuyendo a lo largo del día. Debido al interés actual por los avances en prevención y salud ocular, la iluminación utilizada en espacios interiores debe cumplir determinadas recomendaciones para que el sistema circadiano no se vea alterado, evitando así problemas de insomnio, bajo rendimiento en el trabajo, depresión…
En este estudio, se analiza tanto los efectos visuales como no visuales de la luz en cuatro espacios docentes con diferentes orientaciones. Se analiza cómo afecta a la iluminación la orientación de las ventanas, el estado del cielo, así como las características de cada aula (grado de reflexión de las superficies o localización de los puntos de cálculo). Para ello, se realizaron medidas experimentales desde el mes de octubre hasta el mes de marzo, y, a su vez, se simuló las aulas con el software Dialux Evo donde se ha conseguido que los valores simulados se asemejen a los valores experimentales.
Para finalizar, se hace una propuesta de mejora para optimizar la iluminación de las aulas contemplando los requisitos Human-Centric Lighting (HCL), asegurando que los usuarios que pasen por esas aulas tengan la cantidad adecuada de iluminación a cualquier hora del día.

Polarization is an unexploited property of light that provide us additional information in very diverse fields. Hence, in the last decade the concept of polarimetric imaging has risen as a powerful tool for plenty of applications such as remote sensing, medical diagnosis, astronomy, transport and surveillance… This communication presents the capability of a Division of Focal Plane (DOFP) camera jointly with active polarized illumination to improve the contrast when imaging a scene in turbid media such as fog. Due to the polarization memory effect, using polarization-gating method allows detecting embedded objects with a lower signal-to-noise ratio, and thus, higher contrast when propagating through scattering media. In addition, the polarization signature reflected by the objects depends on their nature, since the index of refraction modifies the polarization response. This allows distinguishing different materials such as metal and dielectric under active polarization imaging even in hazard conditions as fog.

Presentació de l'ONG OpticsxMon organitzada per l'Área Joven de SEDOPTICA amb motiu del Dia Internacional de la Lum 2021

Dins del programa d'activitats d'informació i orientació dels estudis, la UPC impulsa el programa ENTER a la UPC, un cicle de converses informals amb professorat dels diferents àmbits de coneixement de la Universitat. L'objectiu d'aquesta activitat d'orientació acadèmica és donar a conèixer els àmbits de coneixement de la UPC i identificar els diferents graus universitaris que en formem part. La iniciativa s'adreça específicament a l'alumnat indecís que ha de triar el seu futur grau universitari.

Difracció de Fraunhofer d’una obertura circular. Disc d’Airy. Criteri de resolució de Rayleigh.