亚洲欧洲日韩中文字幕,久久99精品国产自在现线小黄鸭,女教师巨大乳孔中文字幕,亚洲日韩精品欧美一区二区一

正在閱讀:復旦大學材料科學系梅永豐課題組設計出一種可晶圓級生產(chǎn)的人工智能自適應微型光譜儀
資訊
微譜檢測有獎調(diào)研
當前位置:儀器網(wǎng)>新聞首頁>科技成果

復旦大學材料科學系梅永豐課題組設計出一種可晶圓級生產(chǎn)的人工智能自適應微型光譜儀

2024-10-15 08:59:09來源:復旦大學關鍵詞:自適應微型光譜儀閱讀量:1732
我要評論

導讀:近年來,依賴人工智能算法的微型化重構光譜儀打破了香農(nóng)-內(nèi)斯特采樣極限,在機器視覺、環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)藥等領域具有廣闊的應用前景。

  【儀器網(wǎng) 科技成果】光的波長探測在科學研究和工業(yè)應用中具有重要作用。傳統(tǒng)上,該過程依賴于將分光元件與光機械設備結合使用,這不僅增加了探測系統(tǒng)的復雜性和體積,還大幅提高了成本。近年來,依賴人工智能算法的微型化重構光譜打破了香農(nóng)-內(nèi)斯特采樣極限,在機器視覺、環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)藥等領域具有廣闊的應用前景。
 
  日前,復旦大學材料科學系、智慧納米機器人與納米系統(tǒng)國際研究院梅永豐教授課題組在《美國科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)上發(fā)表題為《CMOS工藝兼容、集成自參考法布里-佩羅諧振腔的計算重構光譜儀》(“CMOS-Compatible Reconstructive Spectrometers with Self-Referencing Integrated Fabry-Perot Resonators”)的研究成果。該成果還被選為當期封面文章高亮報道。
 
  團隊提出了一種新型微型化重構光譜儀設計,這一設計結合了傳統(tǒng)光譜儀和計算重構光譜儀各自的優(yōu)勢,通過集成的自參考窄帶濾波通道,使得人工智能算法可以在更高維度的參數(shù)空間進行光譜和算法參數(shù)的同時搜索(圖2A-C)。同時,該光譜儀可以通過成熟的集成電路工藝進行晶圓級制造(圖2D),并具有毫米級尺寸,足以勝任大部分微型化光譜測試需求(圖2E)。該光譜儀在整個可見光波段(400-800 nm)表現(xiàn)出準確的光譜重構能力(圖2F),可達到約2.5 nm 的分辨率、約0.27 nm的平均波長偏差、高達5806的分辨力,以及約0.46%的分辨率與帶寬比,性能接近商用光纖光譜儀,但成本和體積大幅減少。
 
  圖2. 晶圓級制備的自適應微型光譜儀:(A)傳統(tǒng)光譜儀工作原理;(B)典型重建型光譜儀工作原理;(C)自適應光譜儀工作原理:算法在比一般重構算法更高維的參數(shù)空間中識別全局最小成本函數(shù);(D)微型光譜儀的晶圓級制造(比例尺為1 cm);(E)指尖上的微型光譜儀成品;(F)微型光譜對可見光波段內(nèi)準單色光的重構效果。
 
  團隊進一步演示了該自適應微型光譜儀在結合微流控及機械掃描系統(tǒng)后,在透射、吸收和光致發(fā)光光譜測量等常見實驗室應用中的表現(xiàn),其結果與商業(yè)化光纖光譜儀基本一致(圖3A-F)。此外,團隊展示了自適應微型光譜儀在高光譜成像中的應用前景,為進一步發(fā)掘該微型光譜儀的CMOS工藝兼容性,將其作為高光譜相機的單個像素的應用打下了基礎(圖3G-H)。
 
  圖3. 微型光譜儀的應用:(A)微型透射-吸收光譜測試示意圖;(B-C)對維生素B的(B)透射光譜和(C)吸收光譜重構結果;(D)微型光致發(fā)光光譜測試示意圖;(E)羅丹明B的光致發(fā)光譜重構結果;(F)石墨烯量子點的光致發(fā)光譜重構結果;(G)高光譜成像演示示意圖;(H)在不同波長下重建的高光譜圖像。
 
  由于光譜形貌的多樣性以及信號稀疏性假設,以往報道的重構式微型光譜儀通常需要人工校準算法參數(shù),否則待測光譜的還原結果可能會失真。該自適應光譜儀通過集成法布里-佩羅窄帶濾波通道,引入了一組在固定波長位置上具有較低分辨率但高度準確的自參考光譜信號,實現(xiàn)了對算法重構信號的引導和校正,從而在無需人工干預的情況下,依然能夠提供高分辨率且穩(wěn)定的光譜探測結果。
 
  綜上所述,該研究為實現(xiàn)具有通用性與高魯棒性的微型重構光譜儀提供了新的思路,有望借助成熟的CMOS集成電路工藝,推動微型光譜探測系統(tǒng)融入CIS圖像模組,從而優(yōu)先應用于移動便攜式測量、車載機器視覺和分布式監(jiān)測系統(tǒng)等領域。
 
  尤淳瑜博士為第一作者,梅永豐教授為通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、上海市科委等項目的資助和支持,部分實驗在復旦大學微納加工與器件公共實驗室開展。
版權與免責聲明:1.凡本網(wǎng)注明“來源:儀器網(wǎng)”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡有限公司-興旺寶合法擁有版權或有權使用的作品,未經(jīng)本網(wǎng)授權不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權使用作品的,應在授權范圍內(nèi)使用,并注明“來源:儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關法律責任。 2.本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來源(非儀器網(wǎng))的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點或和對其真實性負責,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時,必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源,并自負版權等法律責任。 3.如涉及作品內(nèi)容、版權等問題,請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關權利。
全部評論

昵稱 驗證碼

文明上網(wǎng),理性發(fā)言。(您還可以輸入200個字符)

所有評論僅代表網(wǎng)友意見,與本站立場無關

相關新聞更多
推薦產(chǎn)品
浙公網(wǎng)安備 33010602002722號
高安市| 子洲县| 从化市| 丰县| 蒙自县| 芦山县| 衡南县| 赫章县| 正阳县| 浑源县| 灵丘县| 三原县| 南川市| 五大连池市| 长丰县| 通海县| 章丘市| 庐江县| 贡嘎县| 什邡市| 义乌市| 宁晋县| 浪卡子县| 兴仁县| 裕民县| 玛纳斯县| 舟山市| 阿鲁科尔沁旗| 博白县| 囊谦县| 富阳市| 岱山县| 常熟市| 扬州市| 土默特左旗| 绥江县| 金湖县| 苍南县| 洛阳市| 万荣县| 汕头市|