Ingenieure aus Singapur und dem Massachusetts Institute of Technology haben eine winzige LED entwickelt
Das Licht in den meisten photonischen Chips kommt vonexternen Quellen, was zu einer geringen Gesamtenergieeffizienz führt und die Skalierbarkeit dieser Chips stark einschränkt, erklären die Wissenschaftler. Um dieses Problem zu lösen, entwickelten sie eingebettete Quellen unter Verwendung verschiedener Materialien wie seltenerddotiertem Glas, Silizium-Germanium-Materialien (Ge-on-Si) und III-V-Halbleiterverbindungen.
Das fertige Gerät istEine in bestehende Halbleitertechnologien (CMOS) integrierte Subwellenlängen-LED, die bei Raumtemperatur betrieben werden kann, weist eine hohe räumliche Intensität (102 ± 48 mW/cm²) und die kleinste Strahlungsfläche (0,09 ± 0,04 μm²) aller bekannten Siliziumemitter auf .
Halbleiterwafer (a) mit erhöhterBild des Chips (b) und der LED (c). Holografisches Mikroskopgerät (d) und rekonstruiertes Bild (e). Bild: Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART)
Um Potenzial aufzuzeigenIn der praktischen Anwendung integrierten die Forscher diese LED in ein lineares holografisches Vollsilizium-Mikroskop im Zentimetermaßstab, das weder eine Linse noch ein Loch benötigt.
Ein häufiges Hindernis bei linsenlosen ObjektivenHolographie – rechnerische Rekonstruktion des angezeigten Objekts. Herkömmliche Bildverarbeitungsmethoden erfordern für eine genaue Rekonstruktion detaillierte Kenntnisse des Versuchsaufbaus und reagieren empfindlich auf schwer zu kontrollierende Variablen.
Illustration der Rekonstruktion von Bildern, die mit einem holographischen Mikroskop erhalten wurden. Bild: Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART)
Ingenieure haben ein neuronales Netzwerk entwickelt, dasüberwindet diese Hürde. Es erfordert keine vorherige Schulung und ermöglicht es Ihnen, Bilder von neuen Lichtquellen ohne vorherige Kenntnis des Quellspektrums oder Strahlprofils zu verarbeiten. Die Forscher stellen fest, dass die Technologie es ermöglicht, Kameras in Alltagsgeräten wie Mobiltelefonen nur durch Modifikation eines Siliziumchips und einer Software in Mikroskope zu verwandeln.
Aufgrund geringer Kosten und SkalierbarkeitCMOS-Mikroelektronikprozesse können dies tun, ohne die Komplexität, die Kosten oder den Systemformfaktor zu erhöhen. Damit können wir relativ einfach eine Handykamera in ein solches holographisches Mikroskop umbauen.
Iksung Kang, Co-Autor der Studie
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