Los investigadores han desarrollado un nuevo chip de generación de imágenes de microondas que algún día podría habilitar lectores de imágenes de microondas portátiles de bajo costo, o cámaras. Debido a que las microondas pueden atravesar ciertos objetos opacos, los nuevos generadores de imágenes podrían ser útiles para obtener imágenes a través de las paredes o detectar tumores a través de los tejidos del cuerpo.

En Optica , La revista de la Optical Society (OSA) para investigaciones de alto impacto, los investigadores describen cómo utilizaron un proceso de fabricación de semiconductores estándar para hacer un chip de generación de imágenes de microondas que contiene más de 1, 000 componentes fotónicos. El chip cuadrado mide poco más de 2 milímetros en cada lado, haciéndolo aproximadamente la mitad del ancho de un borrador de lápiz.

"Los prácticos generadores de imágenes de microondas de hoy en día son sistemas de sobremesa que son voluminosos y costosos, "dijo el líder del equipo de investigación Firooz Aflatouni de la Universidad de Pennsylvania, ESTADOS UNIDOS. "Nuestro nuevo generador de imágenes de campo cercano utiliza en lugar de electrónico, dispositivos para procesar la señal de microondas. Esto nos permitió hacer un generador de imágenes basado en chips similar a los chips de las cámaras ópticas de muchos teléfonos inteligentes ".

Los generadores de imágenes de microondas de campo cercano portátiles serían útiles para muchas aplicaciones, incluidas las imágenes cerebrales de alta resolución y la monitorización del movimiento y la respiración del corazón. La miniaturización de los generadores de imágenes de microondas también beneficiaría a aplicaciones como el seguimiento de objetos en sistemas de radar y de baja potencia, enlaces de comunicación de alta velocidad.

Procesamiento óptico utilizado para crear imágenes de microondas

Las cámaras ópticas como las de los teléfonos inteligentes usan una lente para formar una imagen en el sensor de imagen de la cámara. El nuevo generador de imágenes de campo cercano utiliza cuatro antenas para recibir señales de microondas reflejadas desde un objeto. Estas señales de microondas luego se codifican en una señal óptica y se procesan ópticamente, emulando una lente de microondas, para formar una imagen.

El generador de imágenes basado en chips incluye más de 1, 000 componentes fotónicos como guías de ondas, acopladores direccionales, fotodiodos y moduladores en anillo. Uno de los componentes esenciales es la red de elementos de retardo óptico que se utiliza para el procesamiento de señales. que consta de más de 280 celdas de retardo.

"Este sistema es significativamente más pequeño y más eficiente que su equivalente electrónico porque las celdas de retardo son más de 10 veces más pequeñas y más de 10 veces más eficientes, "dijo Farshid Ashtiani, estudiante de posgrado en el grupo de Aflatouni y coautor del periódico. "También pueden funcionar con pulsos de microondas significativamente más cortos, que produce una resolución de imagen más alta ".

Demostración del generador de imágenes de microondas

Para demostrar el nuevo chip, los investigadores lo utilizaron para obtener imágenes de objetos con superficies metálicas, incluidos los cuadrados metálicos de 24 centímetros de cada lado y el logo de UPenn. Después de que breves pulsos de microondas iluminaran cada objeto colocado frente al generador de imágenes, las cuatro antenas recibieron las señales reflejadas, que se utilizaron para formar la imagen de cada objeto de destino.

"Nuestro trabajo muestra que las técnicas de fabricación de semiconductores estándar se pueden utilizar para crear sistemas fotónicos robustos que contengan muchos dispositivos, ", dijo Aflatouni." El pequeño chip de imágenes que demostramos se puede ampliar, permitiendo la realización de lectores de imágenes de microondas de alta resolución portátiles y de bajo costo ".

Ahora que han demostrado un generador de imágenes de microondas basado en chips, los investigadores planean aumentar la cantidad de píxeles aumentando la cantidad de líneas de retardo en el chip, utilizando tecnologías de fabricación más avanzadas y uniendo imágenes más pequeñas. También quieren utilizar pulsos de microondas más cortos para lograr una resolución más alta.