Verbundprojekt: Quantum‑enhanced Raman spectroscopy for bioimaging applications (QuRaman) - Teilprojekt: Erforschung des Zusammenhangs zwischen Laserleistung, der mechanischen Gerätekonstruktion, der elektrischen Steuerung und einer softwarebasierten Kompensation von funktionalen Störungen

Das Teilvorhaben der Delfi Innovations GmbH (Delfi) im Verbundprojekt QuRaman zielte auf die Entwicklung und Integration zentraler mechanischer, elektronischer und softwareseitiger Infrastruktur für ein quantenverstärktes Raman‑Mikroskop, das in der biomedizinischen Bildgebung eingesetzt werden soll. Im Mittelpunkt stand die Frage, wie sich die fundamentale Schrotrausch‑Grenze in der Raman‑Spektroskopie überwinden lässt, ohne biologische Proben durch eine Erhöhung der Laserleistung zu schädigen. Hierzu wurden im Verbund nicht‑klassische Lichtquellen auf Basis gequenchten Lichts entwickelt und mit stimulierter Raman‑Streuung kombiniert. Aus Sicht von Delfi bestand die Ausgangslage darin, mechanische und elektronische Plattformen zu schaffen, die den gewünschten Quantenvorteil im Realexperiment überhaupt erst technisch zugänglich machen. Dies umfasste die Konstruktion von optomechanischen Gehäusen mit Sub‑Mikrometer‑Positionsgenauigkeit und die Entwicklung eines leistungsfähigen Control‑Boards zur Ansteuerung von Lasern, Aktoren und Sensorik sowie die Integration aller Komponenten in einen funktionsfähigen Prototyp (TRL 5). Aufbauend auf einer gemeinsam mit den Partnern erarbeiteten Anforderungsmatrix wurden Arbeitspakete definiert, die von der Projektkoordination (WP 1) über die Optomechanik (WP 4.1) und die Hard‑/Software (WP 4.2) bis zur Systemintegration (WP 4.3) reichen und in Summe die technischen Voraussetzungen für die im Verbund erzielten 3,6 dB Rauschunterdrückung und die etwa 50‑fache SNR‑Verbesserung schufen. Darüber hinaus liefert der Beitrag von Delfi eine tragfähige technische Basis für die weitere Entwicklung hin zu kliniknahen oder industriellen Anwendungen und stärkt die Rolle des Unternehmens als Integrationspartner für anspruchsvolle Quantentechnologie‑Systeme. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse zu Stabilität, Modularität und Schnittstellendesign bilden einen wichtigen Baustein für zukünftige Entwicklungen im Bereich quantenverstärkter Mess‑ und Bildgebungssysteme. Ferner haben die Erfahrungen und Erkenntnisse aus diesem Projekt bereits dazu geführt, dass Delfi (als Projektführer und Koordinator) zusammen mit weiteren Partnern eine Projektskizze für ein anschließendes F&E-Projekt eingereicht hat. Inhalt des skizzierten Projektes ist eine praxisnahe und medizinisch relevante Anwendung der Erkenntnisse aus QuRaman: eine objektive intraoperative Tumorranddiagnostik durch multimodale Spektroskopie und mathematische Auswertung. Projektziel ist eine echtzeitfähige, intraoperative Diagnostik von Tumorgewebe durch Integration optischer Bildgebung, ML-gestützter Datenanalyse und automatisierter Mechatronik.