Inżynierowie z Singapuru i Massachusetts Institute of Technology opracowali maleńką diodę LED
Światło w większości chipów fotonicznych pochodzi zźródła zewnętrzne, co skutkuje niską ogólną wydajnością energetyczną i poważnie ogranicza skalowalność tych chipów, wyjaśniają naukowcy. Aby rozwiązać ten problem, opracowali wbudowane źródła wykorzystujące różne materiały, takie jak szkło domieszkowane metalami ziem rzadkich, materiały krzemowo-germanowe (Ge-on-Si) oraz związki półprzewodnikowe III-V.
Gotowe urządzenie jestDioda LED o mniejszej długości fali zintegrowana z istniejącymi technologiami półprzewodnikowymi (CMOS), która może działać w temperaturze pokojowej, wykazuje dużą intensywność przestrzenną (102 ± 48 mW/cm²) i ma najmniejszy obszar promieniowania (0,09 ± 0,04 μm²) ze wszystkich znanych emiterów krzemowych .
Płytka półprzewodnikowa (a) o zwiększonejobraz chipa (b) i diody LED (c). Urządzenie z mikroskopem holograficznym (d) i zrekonstruowany obraz (e). Zdjęcie: Singapur-MIT Alliance for Research and Technology (SMART)
Aby zademonstrować potencjałpraktycznego zastosowania, naukowcy zintegrowali tę diodę LED z centymetrowym, liniowym, całkowicie silikonowym mikroskopem holograficznym, który nie wymaga ani soczewki, ani otworu.
Częsta przeszkoda w aparatach bezobiektywowychholografia - rekonstrukcja obliczeniowa wyświetlanego obiektu. Tradycyjne metody przetwarzania obrazu wymagają szczegółowej wiedzy na temat układu eksperymentalnego w celu dokładnej rekonstrukcji i są wrażliwe na trudne do kontrolowania zmienne.
Ilustracja rekonstrukcji obrazów uzyskanych za pomocą mikroskopu holograficznego. Zdjęcie: Singapur-MIT Alliance for Research and Technology (SMART)
Inżynierowie opracowali sieć neuronową, którapokonuje tę przeszkodę. Nie wymaga wcześniejszego przeszkolenia i pozwala na obróbkę obrazów z nowych źródeł światła bez wcześniejszej znajomości widma źródłowego czy profilu wiązki. Naukowcy zauważają, że technologia umożliwia zamianę kamer w urządzeniach codziennego użytku, takich jak telefony komórkowe, w mikroskopy jedynie poprzez modyfikację krzemowego układu scalonego i oprogramowania.
Ze względu na niski koszt i skalowalnośćProcesy mikroelektroniki CMOS mogą to zrobić bez zwiększania złożoności, kosztów lub formatu systemu. To pozwala nam stosunkowo łatwo przekształcić aparat w telefonie komórkowym w tego typu mikroskop holograficzny.
Iksung Kang, współautor badania
Czytaj więcej:
Naukowcy po raz pierwszy zobaczyli, jak gwiazda pożera planetę: to w końcu czeka na Ziemię
Dwie superziemie znalezione na skraju strefy nadającej się do zamieszkania: jedna z nich ma komfortową temperaturę
Współcześni ludzie migrowali do Europy inaczej, niż wcześniej sądzono
Na okładce: Zdjęcie autorstwa svstudioart na Freepik