Для самого маленького голографического микроскопа нужен самый маленький кремниевый светодиод

Обновление: 12 августа 2023 г.
Для самого маленького голографического микроскопа нужен самый маленький кремниевый светодиод

Эта форма микроскопа не имеет обычной оптики (см. диаграммы), но использует математику для восстановления изображения объекта по интерференционным картинам. В этом случае SMART создал архитектуру глубокой нейронной сети для реконструкции — в данном случае семян растений и образцов тканей.

 

Светодиод комнатной температуры был изготовлен на пластине диаметром 300 мм с использованием немодифицированной коммерческой 55-нанометровой технологии КМОП вместе с электроникой и другими фотонными компонентами и излучает инфракрасное излучение с длиной волны 1.1 мкм и мощностью более 50 мВт/см.2 из области ниже 0.14 мкм2 (~400 нм в диаметре).

В микроскопе он сталкивается с CMOS-датчиком изображения размером 10 x 12 мм и разрешением 9.5 МП. Можно было визуализировать шарики диаметром 20 мкм.

Пассивация поверхности оказалась важной для светодиодов, поскольку безызлучательная рекомбинация из-за поверхностных дефектов становится все более серьезной проблемой по мере уменьшения размеров. Носители удерживались слоем оксида затвора и электрическим полем верхнего контакта, инжектирующего носители, который был изготовлен из прозрачного поликремния вместо непрозрачного металла для улучшения эмиссии.

Что касается реконструкции изображения, в SMART заявили: «Традиционные методы реконструкции требуют детального знания экспериментальной установки для точной реконструкции и чувствительны к трудно контролируемым переменным, таким как оптические аберрации, наличие шума и проблема «двойного изображения».

Нейронная сеть команды учитывает системные переменные и может использоваться без предварительного знания спектра или профиля луча источника света. Ему не нужны обучающие данные, вместо этого в его алгоритм встроена физическая модель.

«В дополнение к реконструкции голографического изображения нейтральная сеть предлагает восстановление спектра слепого источника из одной картины дифрагированной интенсивности, что знаменует собой отход от всех предыдущих методов контролируемого обучения», — согласно SMART, который видит, что аналогичные микроскопы со светодиодной нейронной сетью используются для отслеживание живых клеток или спектроскопическая визуализация биологических тканей, таких как живые растения.

О светодиодах говорится: «Дальнейшие применения включают размещение этих светодиодов в КМОП-матрицах для создания программируемого когерентного освещения для более сложных систем».

Полная информация о светодиоде была опубликована в свободно доступной статье Nature Communications «Субволновой Si-светодиод, интегрированный в платформу CMOS», а подробности о новой необученной нейронной сети можно найти в статье «Одновременное восстановление спектра и CMOS-микро-светодиод». голография с необученной глубокой нейронной сетью», опубликованной в «Оптике», а также доступной без оплаты.

Изображения: Альянс Сингапура и MIT по исследованиям и Технологии (УМНАЯ)

Посмотреть больше: Модули IGBT | ЖК-дисплеи | Электронные компоненты