Deze vorm van microscoop heeft geen conventionele optiek (zie diagrammen), maar gebruikt wiskunde om een afbeelding van het object te reconstrueren uit interferentiepatronen. In dit geval creëerde SMART een diepe neurale netwerkarchitectuur om de reconstructie uit te voeren – in dit geval van plantenzaden en weefselmonsters
De LED op kamertemperatuur werd vervaardigd op een 300 mm wafer met behulp van een ongewijzigd commercieel 55 nm bulk CMOS-proces samen met elektronica en andere fotonische componenten, en zendt 1.1 μm infrarood uit met meer dan> 50 mW / cm2 uit een gebied kleiner dan 0.14 μm2 (~ 400nm in diameter).
In de microscoop is hij gericht op een 10 x 12 mm 9.5 Mpixel CMOS-beeldsensor. Kralen met een diameter van 20 μm konden worden afgebeeld.
Oppervlaktepassivering bleek belangrijk voor de LED, omdat niet-stralende recombinatie als gevolg van oppervlaktedefecten een groter probleem wordt naarmate de afmetingen kleiner worden. Dragers werden begrensd door een poortoxidelaag en het elektrische veld van het dragerinjecterende bovencontact, dat was gemaakt van transparant polysilicium in plaats van ondoorzichtig metaal om de emissie te verbeteren.
Het neurale netwerk van het team houdt rekening met systeemvariabelen en kan worden gebruikt zonder voorafgaande kennis van het spectrum of het bundelprofiel van de lichtbron. Het heeft geen trainingsgegevens nodig en heeft in plaats daarvan een natuurkundig model ingebed in zijn algoritme.
"Naast holografische beeldreconstructie biedt het neutrale netwerk blind bronspectrumherstel vanuit een enkel afgebogen intensiteitspatroon, wat een afwijking markeert van alle eerdere gesuperviseerde leertechnieken", aldus SMART, die ziet dat vergelijkbare LED-neurale netwerkmicroscopen worden gebruikt voor live-cell tracking of spectroscopische beeldvorming van biologische weefsels zoals levende planten.
Over de LED's zei het: "Verdere toepassingen zijn onder meer het rangschikken van deze LED's in CMOS om programmeerbare coherente verlichting te genereren voor complexere systemen."
Volledige details van de LED zijn gepubliceerd in de vrij verkrijgbare Nature Communications-paper 'A sub-wavelength Si LED integrated in a CMOS platform' en details van het nieuwe ongetrainde neurale netwerk zijn te vinden in 'Simultaneous spectral recovery and CMOS micro-LED holografie met een ongetraind diep neuraal netwerk', gepubliceerd in Optica, en ook gratis verkrijgbaar.
Afbeeldingen: Singapore-MIT Alliantie voor Onderzoek en Technologie (SLIM)
Bekijk meer : IGBT-modules | LCD-schermen | Elektronische Componenten