Los investigadores han desarrollado un nuevo chip de imagen de microondas que algún día podría permitir cámaras o cámaras de microondas de bajo costo. Debido a que las microondas pueden viajar a través de ciertos objetos opacos, las nuevas imágenes podrían ser útiles para obtener imágenes a través de las paredes o detectar tumores a través del tejido enel cuerpo.
adentro óptica , Revista de la Sociedad Óptica OSA para investigación de alto impacto, los investigadores describen cómo utilizaron un proceso estándar de fabricación de semiconductores para hacer un chip de imagen de microondas que contiene más de 1,000 componentes fotónicos. El chip cuadrado mide poco más de 2 milímetros en cada unolado, por lo que es aproximadamente la mitad del ancho de un borrador de lápiz.
"Las imágenes de microondas prácticas de hoy en día son sistemas de sobremesa que son voluminosos y caros", dijo el líder del equipo de investigación Firooz Aflatouni de la Universidad de Pensilvania, EE. UU. "Nuestro nuevo generador de imágenes de campo cercano utiliza dispositivos ópticos, en lugar de electrónicos, para procesarla señal de microondas. Esto nos permitió hacer un generador de imágenes basado en chips similar a los chips de la cámara óptica en muchos teléfonos inteligentes ".
Las imágenes de microondas portátiles de campo cercano serían útiles para muchas aplicaciones, incluidas las imágenes cerebrales de alta resolución y el monitoreo del movimiento del corazón y la respiración. La miniaturización de las imágenes de microondas también beneficiaría aplicaciones como el seguimiento de objetos en sistemas de radar y de alta potencia y baja potencia.enlaces de comunicación de alta velocidad.
Procesamiento óptico utilizado para crear imágenes de microondas
Las cámaras ópticas como las de los teléfonos inteligentes usan una lente para formar una imagen en el sensor de imagen de la cámara. El nuevo generador de imágenes de campo cercano usa cuatro antenas para recibir señales de microondas reflejadas desde un objeto. Estas señales de microondas se codifican en una señal ópticay se procesan ópticamente, emulando una lente de microondas, para formar una imagen.
El generador de imágenes basado en chip incluye más de 1,000 componentes fotónicos, como guías de onda, acopladores direccionales, fotodiodos y moduladores de anillo. Uno de los componentes esenciales es la red de elementos de retardo óptico utilizada para el procesamiento de señales, que consta de más de 280 celdas de retardo.
"Este sistema es significativamente más pequeño y más eficiente que su equivalente electrónico porque las celdas de retardo son más de 10 veces más pequeñas y más de 10 veces más eficientes", dijo Farshid Ashtiani, un estudiante graduado en el grupo de Aflatouni y coautor del artículo."También pueden funcionar con pulsos de microondas significativamente más cortos, lo que produce una resolución de imagen más alta".
Demostrando el generador de imágenes de microondas
Para demostrar el nuevo chip, los investigadores lo utilizaron para obtener imágenes de objetos con superficies metálicas, incluidos cuadrados metálicos que miden 24 centímetros a cada lado y el logotipo de UPenn. Después de pulsos de microondas cortos se iluminó cada objeto colocado frente al generador de imágenes, las cuatro antenasrecibió las señales reflejadas, que se utilizaron para formar la imagen de cada objeto objetivo.
"Nuestro trabajo muestra que las técnicas estándar de fabricación de semiconductores se pueden utilizar para crear sistemas fotónicos robustos que contengan muchos dispositivos", dijo Aflatouni. "El pequeño chip de imagen que demostramos se puede ampliar, permitiendo la realización de microondas portátiles de alta resolución y bajo costo"lectores de imágenes "
Ahora que han demostrado un generador de imágenes de microondas basado en chips, los investigadores planean aumentar la cantidad de píxeles aumentando la cantidad de líneas de retardo en el chip, utilizando tecnologías de fabricación más avanzadas y uniendo imágenes más pequeñas. También quierenuse pulsos de microondas más cortos para lograr una resolución más alta.
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Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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