2024年12月12日——CEA-Leti的研究人员宣布开发出一种革命性的集成设备,该设备将液晶单元和CMOS图像传感器结合在一个单一的光电子设备中,实现了同时感知和调制光线的能力。这一创新技术是全球首次实现,预示着数字光学相位共轭(DOPC)技术在显微镜、医学成像等领域的应用前景。

创新集成设备的特点
该设备以其紧凑的系统设计、一致的光学对准和易于放大的特性,为数字光学相位共轭技术的应用提供了新的可能性。与传统系统相比,CEA-Leti的设备在组件整合上具有显著优势,这将有助于其在更复杂、更大型光学系统中的部署。
技术实现与效果
研究人员在2024年IEEE国际电子设备会议上发表的论文中提到,这是首个集成了液晶空间光调制器和定制锁定CMOS图像传感器的固态设备。该设备集成了一个58×60像素阵列,每个像素都能感应和调制光相位。
CEA-Leti的混合信号集成电路设计研究工程师、论文主要作者ArnaudVerdant表示,与需要单独组件的竞争系统相比,该设备具有显著优势,并预计这一优势将推动其在更复杂和更大的光学系统中的部署。
应用前景与优势
该设备利用DOPC技术动态补偿光学波前畸变,提高光子应用的性能,并校正成像系统中的光学像差。通过精确控制激光束,它提高了生物医学应用的光学成像技术的分辨率和穿透深度。
与传统DOPC系统不同,该设备在每个像素中本地感应和控制光相位调制,使得带宽不再取决于像素数量,而仅受液晶响应时间的限制。这一特性在快速去相关、散射介质(如活体组织)中是一个关键优势。
Verdant指出,生物组织和其他复杂介质中的散射严重限制了聚焦光的能力,而聚焦光是许多光子应用的关键要求。波前整形技术可以克服这些散射效应,实现聚焦光传输。未来,这将使人们有可能设想光动力疗法等应用,其中光聚焦可以选择性地激活肿瘤内的光敏药物。
这项技术的发展不仅提高了生物医学成像的分辨率和深度,还可能为疾病早期检测、非侵入性治疗以及工业领域激光束质量和效率的提升带来革命性的变化。这项研究发表在《自然电子学》杂志上。
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