Perovskite enkeltpixel detektor til effektiv udtrækning af metabilleder i komplekse miljøer

Informationsteknologi spiller en central rolle i det moderne samfund og påvirker aspekter som social kommunikation, audiovisuel underholdning i dagligdagen og integrationen af ​​cloud computing og tingenes internet i industriel produktion.

Disse scenarier er indviklet forbundet med informationsteknologi. Behandling af informationsdata er en integreret del af informationsteknologien, der vægtes højt. De massive informationsdata har fået folk til at udforske mere effektive metoder til datalagring og udvinding.

Blandt de talrige skemaer viser metaoverflader et stort potentiale inden for informationslagring på grund af deres modulering til forskellige grader af lysfrihed. At levere kompakte og effektive detektorer til relevant multidimensionel datahentning er dog stadig en udfordring, især i komplekse miljøer.

I et nyt papir offentliggjort i Light:Science &Applications , et team af videnskabsmænd, ledet af professor Hong-Chao Liu fra Institute of Applied Physics and Materials Engineering, University of Macau, Macao, og kolleger har indført en effektiv ordning for udtrækning af tofarvede metasurfacebilleder.

De udtænkte og fremstillede en dobbeltlags enkelt-pixel detektor, der brugte perovskit tynde film med forskellige sammensætninger. Efterfølgende etablerede de et enkelt-pixel billeddannelsessystem (SPI) baseret på denne detektor.

Ved at udnytte de bølgelængdeselektive egenskaber, der er iboende i perovskit-enheder, sammen med deres høje detektionsfølsomhed, udtrækker systemet dygtigt billeder svarende til forskellige bølgelængder fra overlappende tofarvede metasurfacebilleder i en enkelt rund måling. Mere interessant, når det kombineres med de karakteristiske fordele ved enkeltpixel-billeddannelse, udtrækker dette system nøjagtigt billeder af målfarven selv i komplekse miljøer, der inkluderer spredningsmedier og baggrundslys.

Det designede enkeltpixel billedbehandlingssystem strømliner processen med at udtrække billeder i forskellige farver. Med dette dobbeltfarvede billedekstraktionssystem er det ikke nødvendigt med yderligere filtre for at adskille forskellige bølgelængder, og derved reducere både omkostningerne ved systemkomponenter og den tid, der kræves til billedekstraktion.

Kernen i dual-color metasurface-billedekstraktionssystemet ligger i den dobbeltlags integrerede perovskite-enkeltpixel-detektor og enkeltpixel-billedmodaliteten. Detektorens øvre enhed er beregnet til absorption af optiske signaler inden for bølgelængdeområdet på 300-600 nm, der tjener en selvfiltrerende rolle. I mellemtiden bruges den nederste enhed til at reagere på optiske signaler inden for bølgelængdeområdet på 600-820 nm.

Disse to lag samarbejder om at udtrække to billeder af forskellige farver fra overlappende tofarvede metasurfacebilleder i en enkelt rund måling. Ydermere udvider enkeltpixel-billeddannelsesmodaliteten anvendelsesscenarierne for det dobbeltfarvede billedekstraktionssystem, hvilket muliggør udtrækning af klare målbilleder i miljøer, der indeholder spredemedier og baggrundslys.

Disse videnskabsmænd sammenlignede deres arbejde med andre eksisterende billedekstraktionsordninger. "Sammenlignet med konventionelle forslag, der anvender siliciumbaserede kommercielle kameraer til at udtrække information, der er lagret ved forskellige bølgelængder i metasurfaces, kan vores DIP-SPD tydeligt udtrække tofarvede billeder i et komplekst miljø med spredningsmedier og baggrundslys.

"Til forskel fra billedekstraktionsskemaerne, der bruger en enkeltpixel perovskite-detektor til punktscanning, omgår vores DIP-SPD-system kravet om en x-y biaksial bevægende platform, hvilket muliggør billedudtræk i stor størrelse. Enkeltpixeldetektoren i vores DIP- SPD-systemet behøver ikke at blive flyttet, og objektet kan afbildes på få sekunder ved hjælp af den hurtige DMD, som er meget hurtigere end den traditionelle rasterscanning enkeltpixel billedbehandlingsmetode (~1 time).

"Sammenlignet med perovskite SPI-detektoren til farverig billeddannelse, demonstrerede vores DIP-SPD sin fordel som en kompakt filterfri detektor, der kan udtrække komplet billedinformation lagret ved forskellige bølgelængder i en enkelt rund måling."

De forestillede sig også fremtidigt arbejde. "Gennem yderligere forfining af perovskit-filmsammensætningen er det muligt at opnå et fuldfarvebillede af målobjektet ved hjælp af en enkelt-pixel detektor med en tre-lags struktur. Tre forskellige lag kan fange billedet af rød, grøn og henholdsvis blå farver.

"Dette arbejde giver ikke kun ideer til ekstraktion af metasurface-billeder, der er lagret i forskellige grader af lysfrihed, men baner også vejen for farvebilleddannelsesanvendelser af perovskitmaterialer."

Flere oplysninger: doi.org/Jiahao Xiong et al., Perovskite-enkeltpixeldetektor til tofarvet metasurface-billedgenkendelse i komplekse omgivelser, Light:Science &Applications (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01311-2

Journaloplysninger: Lys:Videnskab og applikationer

Leveret af TranSpread