La tecnologia dell'informazione svolge un ruolo fondamentale nella società contemporanea, influenzando aspetti come la comunicazione sociale, l'intrattenimento audiovisivo nella vita quotidiana e l'integrazione del cloud computing e dell'Internet delle cose nella produzione industriale.
Questi scenari sono strettamente legati alla tecnologia dell’informazione. Parte integrante della tecnologia dell'informazione, l'elaborazione dei dati informativi è fortemente enfatizzata. L'enorme quantità di dati ha spinto le persone a esplorare metodi più efficaci di archiviazione ed estrazione dei dati.
Tra i numerosi schemi, le metasuperfici mostrano un grande potenziale nell'immagazzinamento di informazioni grazie alla loro modulazione per diversi gradi di libertà della luce. Tuttavia, fornire rilevatori compatti ed efficienti per il recupero di dati multidimensionali rilevanti rimane una sfida, soprattutto in ambienti complessi.
In un nuovo articolo pubblicato su Light:Science &Applications , un team di scienziati, guidato dal professor Hong-Chao Liu dell'Istituto di fisica applicata e ingegneria dei materiali, Università di Macao, Macao, e colleghi hanno introdotto uno schema efficiente per l'estrazione di immagini di metasuperfici a due colori.
Hanno ideato e fabbricato un rilevatore a pixel singolo a doppio strato utilizzando film sottili di perovskite con composizioni distinte. Successivamente, hanno creato un sistema di imaging a pixel singolo (SPI) basato su questo rilevatore.
Sfruttando le proprietà selettive della lunghezza d'onda inerenti ai dispositivi a base di perovskite, insieme alla loro elevata sensibilità di rilevamento, il sistema estrae abilmente immagini corrispondenti a diverse lunghezze d'onda da immagini di metasuperfici a due colori sovrapposte in un'unica misurazione rotonda. Ancora più interessante, se combinato con i vantaggi distintivi dell'imaging a pixel singolo, questo sistema estrae accuratamente le immagini del colore target anche in ambienti complessi che includono mezzi di diffusione e luce di sfondo.
Il sistema di imaging a pixel singolo progettato semplifica il processo di estrazione di immagini di vari colori. Con questo sistema di estrazione delle immagini a due colori, non sono necessari filtri aggiuntivi per separare le diverse lunghezze d'onda, riducendo così sia il costo dei componenti del sistema che il tempo richiesto per l'estrazione delle immagini.
Il nucleo del sistema di estrazione delle immagini della metasuperficie a doppio colore risiede nel rilevatore a pixel singolo di perovskite integrato a doppio strato e nella modalità di imaging a pixel singolo. Il dispositivo superiore del rilevatore è progettato per l'assorbimento di segnali ottici nell'intervallo di lunghezze d'onda di 300–600 nm, svolgendo un ruolo di autofiltraggio. Nel frattempo, il dispositivo inferiore viene utilizzato per rispondere ai segnali ottici nell'intervallo di lunghezze d'onda di 600-820 nm.
Questi due strati collaborano per estrarre due immagini di colori diversi dalla sovrapposizione di immagini di metasuperficie a due colori in un'unica misurazione rotonda. Inoltre, la modalità di imaging a pixel singolo amplia gli scenari applicativi del sistema di estrazione di immagini a due colori, consentendo l'estrazione di immagini target chiare in ambienti contenenti mezzi di dispersione e luce di fondo.
Questi scienziati hanno confrontato il loro lavoro con altri schemi di estrazione di immagini esistenti. "Rispetto alle proposte convenzionali che utilizzano fotocamere commerciali a base di silicio per estrarre informazioni archiviate a diverse lunghezze d'onda nelle metasuperfici, il nostro DIP-SPD può estrarre chiaramente immagini a due colori in un ambiente complesso con mezzi di dispersione e luce di fondo.
"Diversamente dagli schemi di estrazione delle immagini che utilizzano un rilevatore di perovskite a pixel singolo per la scansione puntuale, il nostro sistema DIP-SPD elude il requisito di una piattaforma mobile biassiale xy, consentendo l'estrazione di immagini di grandi dimensioni. Il rilevatore a pixel singolo nel nostro DIP- Il sistema SPD non ha bisogno di essere spostato e l'oggetto può essere ripreso in pochi secondi dal DMD a funzionamento rapido, che è molto più veloce del tradizionale metodo di imaging a pixel singolo con scansione raster (~ 1 ora).
"Rispetto al rilevatore SPI di perovskite per immagini colorate, il nostro DIP-SPD ha dimostrato il suo vantaggio come rilevatore compatto senza filtri in grado di estrarre informazioni complete sull'immagine memorizzate a diverse lunghezze d'onda in un'unica misurazione."
Immaginavano anche il lavoro futuro. "Attraverso un ulteriore perfezionamento della composizione del film di perovskite, è possibile ottenere un'immagine a colori dell'oggetto target utilizzando un rilevatore a pixel singolo con una struttura a tre strati. Tre diversi strati possono catturare l'immagine del rosso, verde e colori blu, rispettivamente.
"Questo lavoro non solo fornisce idee per l'estrazione di immagini della metasuperficie archiviate in diversi gradi di libertà di luce, ma apre anche la strada ad applicazioni di imaging a colori di materiali perovskiti."
Ulteriori informazioni: doi.org/Jiahao Xiong et al, Rivelatore a pixel singolo di perovskite per il riconoscimento di immagini di metasuperfici a due colori in ambienti complessi, Luce:scienza e applicazioni (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01311-2
Informazioni sul giornale: Luce:scienza e applicazioni
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