Gli ingegneri di Singapore e del Massachusetts Institute of Technology hanno sviluppato un minuscolo LED
La luce nella maggior parte dei chip fotonici proviene dafonti esterne, con conseguente bassa efficienza energetica complessiva e limita fortemente la scalabilità di questi chip, spiegano gli scienziati. Per risolvere questo problema, hanno sviluppato sorgenti integrate utilizzando vari materiali come vetro drogato con terre rare, materiali silicio-germanio (Ge-on-Si) e composti semiconduttori III-V.
Il dispositivo finito èUn LED a lunghezza d'onda inferiore integrato con le tecnologie dei semiconduttori esistenti (CMOS), che può funzionare a temperatura ambiente, presenta un'elevata intensità spaziale (102 ± 48 mW/cm²) e ha l'area di radiazione più piccola (0,09 ± 0,04 μm²) di tutti gli emettitori di silicio conosciuti .
Wafer a semiconduttore (a) con maggioreimmagine del chip (b) e del LED (c). Microscopio olografico (d) e immagine ricostruita (f). Immagine: Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART)
Per dimostrare il potenzialeNell'applicazione pratica, i ricercatori hanno integrato questo LED in un microscopio olografico lineare su scala centimetrica interamente in silicone che non richiede né una lente né un foro.
Un ostacolo comune nel lenslessolografia: ricostruzione computazionale dell'oggetto visualizzato. I metodi tradizionali di elaborazione delle immagini richiedono una conoscenza dettagliata della configurazione sperimentale per una ricostruzione accurata e sono sensibili a variabili difficili da controllare.
Illustrazione della ricostruzione di immagini ottenute con un microscopio olografico. Immagine: Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART)
Gli ingegneri hanno sviluppato una rete neurale chesupera questo ostacolo. Non richiede una formazione preliminare e consente di elaborare immagini da nuove sorgenti luminose senza una conoscenza preliminare dello spettro della sorgente o del profilo del fascio. I ricercatori osservano che la tecnologia rende possibile trasformare le fotocamere in dispositivi di uso quotidiano come i telefoni cellulari in microscopi solo modificando un chip di silicio e un software.
A causa del basso costo e della scalabilitàI processi di microelettronica CMOS possono farlo senza aumentare la complessità, il costo o il fattore di forma del sistema. Questo ci permette di convertire, con relativa facilità, la fotocamera di un cellulare in un microscopio olografico di questo tipo.
Iksung Kang, coautore dello studio
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