Esta forma de microscopio no tiene óptica convencional (ver diagramas), pero utiliza las matemáticas para reconstruir una imagen del objeto a partir de patrones de interferencia. En este caso, SMART creó una arquitectura de red neuronal profunda para hacer la reconstrucción de semillas de plantas y muestras de tejido en este caso.
El LED a temperatura ambiente se fabricó en una oblea de 300 mm utilizando un proceso CMOS a granel comercial de 55 nm sin modificar junto con componentes electrónicos y otros componentes fotónicos, y emite infrarrojos de 1.1 μm a más de > 50 mW/cm2 desde un área por debajo de 0.14 μm2 (~400 nm de diámetro).
En el microscopio, se enfrenta a un sensor de imagen CMOS de 10 megapíxeles de 12 x 9.5 mm. Se pueden obtener imágenes de perlas de 20 μm de diámetro.
La pasivación de la superficie demostró ser importante para el LED, ya que la recombinación no radiativa debido a los defectos de la superficie se convierte en un problema mayor a medida que se reducen las dimensiones. Los portadores estaban confinados por una capa de óxido de puerta y el campo eléctrico del contacto superior de inyección de portador, que estaba hecho de polisilicio transparente en lugar de metal opaco para mejorar la emisión.
La red neuronal del equipo tiene en cuenta las variables del sistema y se puede utilizar sin conocimiento previo del espectro ni del perfil del haz de la fuente de luz. No necesita datos de entrenamiento y, en cambio, tiene un modelo físico integrado en su algoritmo.
"Además de la reconstrucción de imágenes holográficas, la red neutral ofrece recuperación de espectro de fuente ciega a partir de un patrón de intensidad difractado único, lo que marca una desviación de todas las técnicas de aprendizaje supervisadas anteriores", según SMART, que ve el uso de microscopios de red neuronal LED similares para seguimiento de células vivas o imágenes espectroscópicas de tejidos biológicos como plantas vivas.
De los LED dijo: "Otras aplicaciones incluyen la disposición de estos LED en CMOS para generar iluminación coherente programable para sistemas más complejos".
Los detalles completos del LED se han publicado en el artículo de Nature Communications disponible gratuitamente 'Un LED de silicio de longitud de onda inferior integrado en una plataforma CMOS' y los detalles de la nueva red neuronal no entrenada se pueden encontrar en 'Recuperación espectral simultánea y micro-LED CMOS holografía con una red neuronal profunda no entrenada', publicado en Optica, y también disponible sin pago.
Imágenes: Alianza Singapur-MIT para la Investigación y Tecnología (INTELIGENTE)
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