La tecnología de la información desempeña un papel fundamental en la sociedad contemporánea, influyendo en aspectos como la comunicación social, el entretenimiento audiovisual en la vida diaria y la integración de la computación en la nube y el Internet de las cosas en la producción industrial.
Estos escenarios están estrechamente vinculados a la tecnología de la información. Como parte integral de la tecnología de la información, se enfatiza mucho el procesamiento de datos de información. Los datos masivos de información han llevado a las personas a explorar métodos más efectivos de almacenamiento y extracción de datos.
Entre los numerosos esquemas, las metasuperficies muestran un gran potencial en el almacenamiento de información debido a su modulación para diferentes grados de libertad de la luz. Sin embargo, proporcionar detectores compactos y eficientes para la recuperación de datos multidimensionales relevantes sigue siendo un desafío, especialmente en entornos complejos.
En un nuevo artículo publicado en Light:Science &Applications , un equipo de científicos, dirigido por el profesor Hong-Chao Liu del Instituto de Física Aplicada e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Macao, Macao, y sus compañeros de trabajo han introducido un esquema eficiente para la extracción de imágenes de metasuperficies de dos colores.
Idearon y fabricaron un detector de un solo píxel de doble capa utilizando películas delgadas de perovskita con distintas composiciones. Posteriormente, establecieron un sistema de imágenes de un solo píxel (SPI) basado en este detector.
Aprovechando las propiedades selectivas de longitud de onda inherentes a los dispositivos de perovskita, junto con su alta sensibilidad de detección, el sistema extrae de manera competente imágenes correspondientes a diferentes longitudes de onda a partir de imágenes de metasuperficies de dos colores superpuestas en una sola medición circular. Lo que es más interesante es que, cuando se combina con las ventajas distintivas de las imágenes de un solo píxel, este sistema extrae con precisión imágenes del color objetivo incluso en entornos complejos que incluyen medios dispersos y luz de fondo.
El sistema de imágenes de un solo píxel diseñado agiliza el proceso de extracción de imágenes de varios colores. Con este sistema de extracción de imágenes de dos colores, no hay necesidad de filtros adicionales para separar diferentes longitudes de onda, lo que reduce tanto el costo de los componentes del sistema como el tiempo necesario para la extracción de imágenes.
El núcleo del sistema de extracción de imágenes de metasuperficie de doble color reside en el detector de perovskita de un solo píxel integrado de doble capa y la modalidad de imágenes de un solo píxel. El dispositivo superior del detector está diseñado para la absorción de señales ópticas dentro del rango de longitud de onda de 300 a 600 nm, y cumple una función de autofiltrado. Mientras tanto, el dispositivo inferior se utiliza para responder a señales ópticas dentro del rango de longitud de onda de 600 a 820 nm.
Estas dos capas colaboran para extraer dos imágenes de diferentes colores a partir de imágenes de metasuperficies de dos colores superpuestas en una sola medición circular. Además, la modalidad de imágenes de un solo píxel amplía los escenarios de aplicación del sistema de extracción de imágenes de dos colores, lo que permite la extracción de imágenes de destino claras en entornos que contienen medios dispersos y luz de fondo.
Estos científicos compararon su trabajo con otros esquemas de extracción de imágenes existentes. "En comparación con las propuestas convencionales que utilizan cámaras comerciales basadas en silicio para extraer información almacenada en diferentes longitudes de onda en metasuperficies, nuestro DIP-SPD puede extraer claramente imágenes de dos colores en un entorno complejo con medios de dispersión y luz de fondo.
"A diferencia de los esquemas de extracción de imágenes que utilizan un detector de perovskita de un solo píxel para el escaneo puntual, nuestro sistema DIP-SPD evita el requisito de una plataforma móvil biaxial x-y, lo que permite la extracción de imágenes de gran tamaño. El detector de un solo píxel en nuestro DIP- No es necesario mover el sistema SPD y el DMD de funcionamiento rápido puede obtener imágenes del objeto en segundos, que es mucho más rápido que el método tradicional de escaneo de trama de imágenes de un solo píxel (~1 hora).
"En comparación con el detector SPI de perovskita para imágenes coloridas, nuestro DIP-SPD demostró su ventaja como detector compacto sin filtro que puede extraer información de imagen completa almacenada en diferentes longitudes de onda en una sola medición redonda".
También imaginaron el trabajo futuro. "A través de un mayor refinamiento de la composición de la película de perovskita, es posible obtener una imagen a todo color del objeto objetivo utilizando un detector de un solo píxel que presenta una estructura de tres capas. Tres capas diferentes pueden capturar la imagen de rojo, verde y colores azules, respectivamente.
"Este trabajo no sólo proporciona ideas para la extracción de imágenes de metasuperficies almacenadas en diferentes grados de libertad de luz, sino que también allana el camino para aplicaciones de imágenes en color de materiales de perovskita".
Más información: doi.org/Jiahao Xiong et al, Detector de perovskita de un solo píxel para el reconocimiento de imágenes de metasuperficies de dos colores en entornos complejos, Luz:ciencia y aplicaciones (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01311-2
Información de la revista: Luz:ciencia y aplicaciones
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