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 300-мм пластине с использованием немодифицированного коммерческого 55-нм объемного КМОП-процесса вместе с электроникой и другими фотонными компонентами и излучает инфракрасное излучение с длиной волны 1,1 мкм при мощности более 50 мВт/см.2 из области ниже 0,14 мкм2 (~400 нм в диаметре).
В микроскоп он стоит перед CMOS-датчиком изображения размером 10 x 12 мм и разрешением 9,5 мегапикселей. Можно было визуализировать шарики диаметром 20 мкм.
Поверхностная пассивация оказалась важной для светодиода, поскольку безызлучательная рекомбинация из-за поверхностных дефектов становится все более серьезной проблемой по мере уменьшения размеров. Носители ограничивались оксидным слоем затвора и электрическим полем верхнего контакта, инжектирующего носители, который для улучшения эмиссии был сделан из прозрачного поликремния вместо непрозрачного металла.
Что касается реконструкции изображения, SMART сказал: «Традиционные методы реконструкции требуют подробного 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.
«Помимо голографической реконструкции изображения, нейтральная сеть предлагает восстановление спектра слепого источника по единой дифрагированной картине интенсивности, что знаменует собой отход от всех предыдущих методов контролируемого обучения», — говорится в исследовании SMART, которое 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 приложения включают объединение этих светодиодов в КМОП для создания программируемого когерентного освещения для более сложных систем».
Полная информация о светодиоде была опубликована в свободно доступной статье Nature Communications «A Субволновой Si-светодиод, встроенный в платформу CMOS', а подробности о новой необученной нейронной сети можно найти в 'Одновременное восстановление спектра и микро-светодиодная КМОП-голография с необученной глубокой нейронной сетью', опубликованный в Optica, а также доступный бесплатно.
Изображения: Альянс исследований и технологий Сингапура и Массачусетского технологического института (SMART)
Читать полную новость на сайте
