Scienziati nei gruppi di ricerca di Christine Hendon e Michal Lipson alla Columbia University, New York, hanno utilizzato un microchip per mappare la parte posteriore dell'occhio per la diagnosi della malattia.

La tecnologia di interferenza, come il sonar dei pipistrelli ma usando la luce invece delle onde sonore, utilizzato nel microchip è in circolazione da un po'. Questa è la prima volta che vengono superati ostacoli tecnici per fabbricare un dispositivo in miniatura in grado di catturare immagini di alta qualità.

Gli attuali dispositivi per la tomografia a coerenza ottica (OCT) degli oftalmologi e le macchine LIDAR (light detection andranging) dei topografi sono ingombranti e costosi. C'è una spinta per la miniaturizzazione al fine di produrre OCT e LIDAR portatili a basso costo abbastanza piccoli da adattarsi alle auto a guida autonoma.

In Fotonica AIP , il team dimostra la capacità del loro microchip di produrre immagini OCT ad alto contrasto 0,6 millimetri più in profondità nel tessuto umano.

"In precedenza, siamo stati limitati, ma usando la tecnica che abbiamo sviluppato in questo progetto, possiamo dire che possiamo realizzare sistemi di qualsiasi dimensione su un chip, " ha detto il co-autore Aseema Mohanty. "Questo è un grosso problema!"

L'autore Xingchen Ji è altrettanto entusiasta e spera che il lavoro riceva finanziamenti dall'industria per sviluppare un piccolo, dispositivo OCT palmare completamente integrato per un'implementazione conveniente al di fuori di un ospedale in ambienti con risorse limitate. Vedendo chiaramente i vantaggi della miniaturizzazione nelle tecnologie di interferenza, sia il National Institute of Health che l'U.S. Air Force hanno finanziato il progetto di Ji.

Centrale per l'interferometro su scala di chip è la fabbricazione della linea di ritardo sintonizzabile. Una linea di ritardo calcola come interagiscono le onde luminose, e sintonizzandosi su diversi percorsi ottici, che sono come diverse lunghezze focali su una fotocamera, fascicola il modello di interferenza per produrre un'immagine 3D ad alto contrasto.

Ji e Mohanty hanno avvolto una linea di ritardo Si3N4 da 0,4 metri in un'area compatta di 8 mm2 e hanno integrato il microchip con micro-riscaldatori per sintonizzare otticamente il Si3N4 sensibile al calore.

"Utilizzando i riscaldatori, otteniamo il ritardo senza parti in movimento, fornendo così un'elevata stabilità, che è importante per la qualità dell'immagine delle applicazioni basate su interferenze, " disse Ji.

Ma con componenti ben piegati in un piccolo spazio, è difficile evitare perdite quando si modifica la dimensione fisica del percorso ottico. Ji fabbricazione precedentemente ottimizzata per prevenire la perdita ottica. Ha applicato questo metodo insieme a una nuova regione affusolata per unire con precisione modelli litografici, un passaggio essenziale per ottenere sistemi di grandi dimensioni. Il team ha dimostrato il microchip della linea di ritardo sintonizzabile su un sistema OCT commerciale esistente, mostrando che è possibile sondare profondità più profonde mantenendo immagini ad alta risoluzione.

Questa tecnica dovrebbe essere applicabile a tutti i dispositivi di interferenza, e Mohanty e Ji stanno già iniziando a scalare i sistemi LIDAR, uno dei più grandi sistemi di interferometria fotonica.