Informatietechnologie speelt een cruciale rol in de hedendaagse samenleving en beïnvloedt aspecten als sociale communicatie, audiovisueel entertainment in het dagelijks leven en de integratie van cloud computing en het internet der dingen in de industriële productie.

Deze scenario's zijn nauw verbonden met informatietechnologie. Integraal in de informatietechnologie wordt sterk de nadruk gelegd op de verwerking van informatiegegevens. De enorme hoeveelheid informatiegegevens heeft mensen ertoe aangezet effectievere methoden voor gegevensopslag en -extractie te onderzoeken.

Van de vele schema's vertonen metasurfaces een groot potentieel op het gebied van informatieopslag vanwege hun modulatie voor verschillende graden van vrijheid van licht. Het leveren van compacte en efficiënte detectoren voor het ophalen van relevante multidimensionale gegevens blijft echter een uitdaging, vooral in complexe omgevingen.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Light:Science &Applications heeft een team van wetenschappers, onder leiding van professor Hong-Chao Liu van het Institute of Applied Physics and Materials Engineering, Universiteit van Macau, Macao, en collega's een efficiënt schema geïntroduceerd voor de extractie van tweekleurige metasurface-afbeeldingen.

Ze bedachten en vervaardigden een dubbellaagse detector met één pixel, waarbij gebruik werd gemaakt van dunne perovskietfilms met verschillende samenstellingen. Vervolgens hebben ze op basis van deze detector een single-pixel imaging-systeem (SPI) opgezet.

Door gebruik te maken van de golflengteselectieve eigenschappen die inherent zijn aan perovskietapparaten, samen met hun hoge detectiegevoeligheid, extraheert het systeem op vaardige wijze afbeeldingen die overeenkomen met verschillende golflengten uit overlappende tweekleurige metasurface-afbeeldingen in een enkele ronde meting. Interessanter is dat dit systeem, in combinatie met de onderscheidende voordelen van single-pixel imaging, nauwkeurig afbeeldingen van de doelkleur extraheert, zelfs in complexe omgevingen met verstrooiende media en achtergrondlicht.

Het ontworpen single-pixel beeldvormingssysteem stroomlijnt het proces van het extraheren van afbeeldingen van verschillende kleuren. Met dit tweekleurige beeldextractiesysteem is er geen noodzaak voor extra filters om verschillende golflengten te scheiden, waardoor zowel de kosten van systeemcomponenten als de tijd die nodig is voor beeldextractie worden verlaagd.

De kern van het extractiesysteem voor tweekleurige metasurface-afbeeldingen ligt in de dubbellaagse geïntegreerde perovskiet-single-pixel detector en de single-pixel beeldvormingsmodaliteit. Het bovenste apparaat van de detector is bedoeld voor de absorptie van optische signalen binnen het golflengtebereik van 300–600 nm, en vervult een zelffilterende rol. Ondertussen wordt het onderste apparaat gebruikt om te reageren op optische signalen binnen het golflengtebereik van 600–820 nm.

Deze twee lagen werken samen om twee afbeeldingen van verschillende kleuren te extraheren uit overlappende tweekleurige metasurface-afbeeldingen in een enkele ronde meting. Bovendien verbreedt de single-pixel beeldvormingsmodaliteit de toepassingsscenario's van het tweekleurige beeldextractiesysteem, waardoor de extractie van duidelijke doelbeelden mogelijk wordt in omgevingen met verstrooiende media en achtergrondlicht.

Deze wetenschappers vergeleken hun werk met andere bestaande schema's voor het extraheren van afbeeldingen. "Vergeleken met conventionele voorstellen die gebruik maken van op silicium gebaseerde commerciële camera's voor het extraheren van informatie die is opgeslagen op verschillende golflengten in metasurfaces, kan onze DIP-SPD duidelijk tweekleurige beelden extraheren in een complexe omgeving met verstrooiende media en achtergrondlicht.

"Anders dan de beeldextractieschema's die een perovskietdetector met één pixel gebruiken voor puntscanning, omzeilt ons DIP-SPD-systeem de vereiste voor een x-y biaxiaal bewegend platform, waardoor beeldextractie op grote schaal mogelijk wordt. De detector met één pixel in onze DIP- Het SPD-systeem hoeft niet te worden verplaatst en het object kan binnen enkele seconden in beeld worden gebracht door de snel werkende DMD, die veel sneller is dan de traditionele rasterscanning met één pixel (~1 uur).

"Vergeleken met de perovskiet SPI-detector voor kleurrijke beeldvorming demonstreerde onze DIP-SPD zijn voordeel als een compacte filtervrije detector die volledige beeldinformatie kan extraheren die is opgeslagen op verschillende golflengten in één ronde meting."

Ze hadden ook toekomstige werkzaamheden voor ogen. "Door verdere verfijning van de perovskietfilmsamenstelling is het mogelijk om een ​​kleurenbeeld van het doelobject te verkrijgen met behulp van een detector met één pixel en een drielaagse structuur. Drie verschillende lagen kunnen het beeld van rood, groen en blauwe kleuren, respectievelijk.

"Dit werk levert niet alleen ideeën op voor de extractie van metasurface-afbeeldingen die zijn opgeslagen in verschillende graden van lichtvrijheid, maar maakt ook de weg vrij voor kleurenbeeldvormingstoepassingen van perovskietmaterialen."

Meer informatie: doi.org/Jiahao Xiong et al, Perovskiet-single-pixeldetector voor tweekleurige metasurface-beeldherkenning in complexe omgevingen, Licht:wetenschap en toepassingen (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01311-2

Journaalinformatie: Licht:wetenschap en toepassingen

Aangeboden door TransSpread