1. Šviesos ir lazerių technologijos pagrindai

Šviesa yra elektromagnetinės spinduliuotės forma, kuri elgiasi tiek kaip banga, tiek kaip dalelė (fotonas). Ji apima bangos ilgių spektrą – nuo aukštos energijos gama spindulių ir rentgeno spindulių iki žemos energijos radijo bangų. Matomas spektras, kuris apima maždaug nuo 400 iki 700 nanometrų (nm), yra elektromagnetinio spektro dalis, kurią žmogaus akis gali aptikti. Kiekvienas bangos ilgis atitinka tam tikrą spalvą – nuo violetinės (trumpesnis bangos ilgis) iki raudonos (ilgesnis bangos ilgis). Tačiau daugeliui medicininių diagnostinių taikymų efektyvesni yra nematomi bangos ilgiai, ypač artimoji infraraudonoji (NIR, 700–1400 nm) ir ultravioletinė (UV, <400 nm) šviesa, dėl jų specifinių sąveikų su biologiniais audiniais (Barsom ir kt., 2016).

Šviesos sąveika su medžiaga, ypač su biologiniais audiniais, priklauso nuo tokių savybių kaip absorbcija, sklaida, atspindys ir pralaidumas. Šias sąveikas lemia audinių molekulinė sudėtis ir struktūra, o jos kinta priklausomai nuo bangos ilgio. Pavyzdžiui, artimoji infraraudonoji šviesa gali prasiskverbti kelis milimetrus į audinį su minimaliu absorbcijos lygiu, todėl ji ypač naudinga giliųjų audinių vaizdavimui ir kraujo tėkmės analizei (Zafar ir kt., 2021).