1. Βασικές Αρχές του Φωτός και της Τεχνολογίας Λέιζερ

Το φως είναι μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που συμπεριφέρεται τόσο ως κύμα όσο και ως σωματίδιο (φωτόνιο). Καλύπτει ένα φάσμα μηκών κύματος, από τις υψηλής ενέργειας ακτίνες γάμμα και ακτίνες Χ έως τα χαμηλής ενέργειας ραδιοκύματα. Το ορατό φάσμα, το οποίο κυμαίνεται περίπου από 400 έως 700 νανόμετρα (nm), αντιπροσωπεύει το τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που είναι ανιχνεύσιμο από το ανθρώπινο μάτι. Κάθε μήκος κύματος αντιστοιχεί σε ένα χρώμα, από το βιολετί (μικρότερο μήκος κύματος) έως το κόκκινο (μεγαλύτερο μήκος κύματος). Ωστόσο, για πολλές ιατρικές διαγνωστικές εφαρμογές, τα μη ορατά μήκη κύματος, ιδιαίτερα το εγγύς υπέρυθρο (NIR, 700–1400 nm) και το υπεριώδες (UV, <400 nm), είναι πιο αποτελεσματικά λόγω των ειδικών αλληλεπιδράσεών τους με τους βιολογικούς ιστούς (Barsom et al., 2016).

Η αλληλεπίδραση του φωτός με την ύλη, ειδικά με τον βιολογικό ιστό, εξαρτάται από ιδιότητες όπως η απορρόφηση, η σκέδαση, η ανάκλαση και η μετάδοση. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις επηρεάζονται από τη μοριακή σύσταση και τη δομή των ιστών και μεταβάλλονται ανάλογα με το μήκος κύματος. Για παράδειγμα, το εγγύς υπέρυθρο φως είναι ικανό να διεισδύει αρκετά χιλιοστά μέσα στον ιστό με ελάχιστη απορρόφηση, γεγονός που το καθιστά ιδιαίτερα χρήσιμο για απεικόνιση βαθιών ιστών και ανάλυση της ροής του αίματος (Zafar et al., 2021).