Создан миниатюрный чип для микроволновой визуализации
Исследователи разработали небольшое устройство, на основе которого можно будет создать недорогие портативные устройства для визуализации объектов или камеры, использующие микроволновое излчучение. Статья о разработке опубликована в журнале Optica.
«Сегодняшние микроволновые устройства для визуализации — это громоздкие и дорогие системы, — рассказал руководитель исследовательской группы Фируз Афлатуни из Пенсильванского университета. — Наша новая технология использует оптические, а не электронные устройства для обработки микроволнового сигнала. На ее основе нам удалось создать чип, аналогичный тем, что используются в камерах многих смартфонов».
Портативные микроволновые сканеры были бы полезны для многих применений, включая визуализацию мозга с высоким разрешением и мониторинг сердечной и дыхательной деятельности. Миниатюризация этих устройств также поможет отслеживать объекты в радиолокационных системах и маломощных высокоскоростных линиях связи.
Новый чип-сканер использует четыре антенны для приема микроволновых сигналов, отраженных от объекта. Эти микроволновые сигналы затем кодируются в оптический и обрабатываются системой для создания изображения. Разработанное исследователями устройство содержит более тысячи фотонных компонентов, таких как волноводы, направленные ответвители, фотодиоды и кольцевые модуляторы. Одним из существенных компонентов является оптическая линия задержки сети, используемая для обработки сигналов. Она состоит из более чем 280 ячеек.
Чтобы продемонстрировать новый чип, исследователи использовали его для изображения объектов с металлическими поверхностями, включая квадраты размером 24 сантиметра и логотип Пенсильванского университета. Во время этого короткие микроволновые импульсы освещали каждый объект, помещенный перед устройством для визуализации, а четыре антенны регистрировали отраженные сигналы, которые использовались для формирования изображения.
Авторы работы планируют увеличить количество пикселей и линий задержки на кристалле, используя более передовые технологии синтеза и обработки информации. Они также хотят использовать более короткие микроволновые импульсы для достижения высокого разрешения.