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新芯片有望实现手持微波成像

更新时间:2021-11-11 15:09:35

导读 1、研究人员开发了一种新的微波成像仪芯片,这将使低成本的手持微波成像仪或照相机有朝一日成为可能。因为微波可以穿过一些不透明的物体,

1、 研究人员开发了一种新的微波成像仪芯片,这将使低成本的手持微波成像仪或照相机有朝一日成为可能。因为微波可以穿过一些不透明的物体,新的成像仪可以用于通过墙壁成像或通过人体组织检测肿瘤。

2、 在光学协会(OSA)为高影响研究出版的期刊《Optica》中,研究人员描述了他们如何使用标准半导体制造工艺制造包含1000多个光子元件的微波成像仪芯片。方形芯片每边的大小刚好超过2mm,大约是橡皮擦宽度的一半。

3、 宾夕法尼亚大学研究团队负责人Firooz Aflatouni说:“如今实用的微波成像仪是台式系统,体积庞大,价格昂贵。”“我们新的近场成像仪使用光学设备而不是电子设备来处理微波信号。这使我们能够制造基于芯片的成像器,类似于许多智能手机中的光学相机芯片。”

4、 手持式近场微波成像仪可用于许多应用,包括高分辨率脑成像和监测心脏运动和呼吸。微波成像仪的小型化也将有利于雷达系统中的目标跟踪和低功耗高速通信链路等应用。

5、 用于产生微波图像的光学处理

6、 像智能手机这样的光学相机使用镜头在相机的图像传感器上形成图像。新的近场成像仪使用四根天线接收物体反射的微波信号。这些微波信号然后被编码成光学信号,并经过光学处理(模拟微波透镜)以形成图像。

7、 基于芯片的成像器包括1000多个光子元件,如波导、定向耦合器、光电二极管和环形调制器。基本组件之一是用于信号处理的光延迟元件网络,它由280多个延迟单元组成。

8、 Afuni研究小组的研究生、论文的合著者Farshid Ashtiani说:“这个系统比同类电子产品小得多,效率也高得多,因为延迟单元小了10倍,效率提高了10倍以上。”"它们还可以在明显更短的微波脉冲下工作,从而获得更高的成像分辨率."

9、 演示微波成像仪

10、 为了展示这种新的芯片,研究人员用它来成像带有金属表面的物体,包括一个每边长24厘米的金属正方形和UPenn标志。在短微波脉冲照射成像器前面的每个物体后,四个天线接收反射信号,用于形成每个目标物体的图像。

11、 Aflatouni说:“我们的工作表明,标准半导体制造技术可以用来创建包含许多器件的健壮光子系统。”“我们演示的微型成像仪芯片可以按比例放大,实现低成本手持式高分辨率微波成像仪。”

12、 现在他们已经演示了基于芯片的微波成像仪,研究人员计划通过增加芯片上的延迟线数量、使用更先进的制造技术以及将更小的图像拼接在一起来增加像素数量。他们还希望使用更短的微波脉冲来获得更高的分辨率。

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