Os pesquisadores desenvolveram um novo chip gerador de imagens por micro-ondas que poderá um dia habilitar imagens de micro-ondas portáteis de baixo custo, ou câmeras. Como as microondas podem viajar através de certos objetos opacos, os novos imageadores podem ser úteis para obter imagens através de paredes ou detectar tumores em tecidos do corpo.

No Optica , O jornal da The Optical Society (OSA) para pesquisas de alto impacto, os pesquisadores descrevem como usaram um processo de fabricação de semicondutor padrão para fazer um chip de imagem de microondas contendo mais de 1, 000 componentes fotônicos. O chip quadrado mede pouco mais de 2 milímetros de cada lado, tornando-a cerca de metade da largura de uma borracha de lápis.

"As imagens práticas de micro-ondas de hoje são sistemas de bancada volumosos e caros, "disse o líder da equipe de pesquisa Firooz Aflatouni, da Universidade da Pensilvânia, EUA. "Nosso novo gerador de imagens de campo próximo usa óptico, ao invés de eletrônico, dispositivos para processar o sinal de microondas. Isso nos permitiu fazer um gerador de imagens baseado em chip semelhante aos chips de câmeras ópticas em muitos smartphones. "

Imagens de micro-ondas portáteis de campo próximo seriam úteis para muitas aplicações, incluindo imagens cerebrais de alta resolução e monitoramento do movimento e da respiração do coração. A miniaturização de imageadores de microondas também beneficiaria aplicações como rastreamento de objetos em sistemas de radar e de baixa potência, links de comunicação de alta velocidade.

Processamento óptico usado para criar imagens de microondas

Câmeras ópticas como as dos smartphones usam uma lente para formar uma imagem no sensor de imagem da câmera. O novo gerador de imagens de campo próximo usa quatro antenas para receber sinais de microondas refletidos de um objeto. Esses sinais de microondas são então codificados em um sinal óptico e opticamente processados ​​- emulando uma lente de microondas - para formar uma imagem.

O imageador baseado em chip inclui mais de 1, 000 componentes fotônicos, como guias de onda, acopladores direcionais, fotodiodos e moduladores de anel. Um dos componentes essenciais é a rede de elemento de atraso óptico usada para processamento de sinal, que consiste em mais de 280 células de atraso.

"Este sistema é significativamente menor e mais eficiente do que seu equivalente eletrônico porque as células de atraso são mais de 10 vezes menores e mais de 10 vezes mais eficientes, "disse Farshid Ashtiani, estudante de pós-graduação no grupo de Aflatouni e co-autor do artigo. "Eles também podem operar com pulsos de micro-ondas significativamente mais curtos, que produz resolução de imagem mais alta. "

Demonstrando o gerador de imagens por micro-ondas

Para demonstrar o novo chip, os pesquisadores usaram para criar imagens de objetos com superfícies metálicas, incluindo quadrados metálicos medindo 24 centímetros de cada lado e o logotipo UPenn. Após curtos pulsos de microondas iluminaram cada objeto colocado na frente do imageador, as quatro antenas receberam os sinais refletidos, que foram usados ​​para formar a imagem de cada objeto de destino.

"Nosso trabalho mostra que as técnicas de fabricação de semicondutores padrão podem ser usadas para criar sistemas fotônicos robustos contendo muitos dispositivos, "disse Aflatouni." O minúsculo chip de imagem que demonstramos pode ser ampliado, permitindo a realização de imagens de micro-ondas portáteis de alta resolução e baixo custo. "

Agora que eles demonstraram um gerador de imagens por micro-ondas baseado em chip, os pesquisadores planejam aumentar o número de pixels aumentando o número de linhas de atraso no chip, usando tecnologias de fabricação mais avançadas e juntando imagens menores. Eles também querem usar pulsos de micro-ondas mais curtos para obter uma resolução mais alta.