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高质量医学图像证明研究人员的制造方法可用于使传感

华盛顿哥伦比亚特区,2019年9月17日 - 纽约哥伦比亚大学的Christine Hendon和Michal Lipson研究小组的科学家使用微芯片绘制疾病诊断的背面图。

干扰技术,如蝙蝠声纳,但使用光而不是声波,在微芯片中使用已经存在了一段时间。这是第一次克服技术障碍来制造能够捕获高质量图像的微型设备。

眼科医生目前的光学相干断层扫描(OCT)设备和测量员的光检测和测距(LIDAR)机器体积庞大且昂贵。为了生产便宜的手持式OCT和LIDAR,小型化以适应自动驾驶汽车,需要小型化。

在AIP出版社的AIP Photonics中,该团队展示了他们的微芯片能够在人体组织中产生0.6毫米深的高对比度OCT图像。

“以前,我们受到限制,但使用我们在这个项目中开发的技术,我们可以说我们可以在芯片上制作任何尺寸的系统,”共同作者Aseema Mohanty说。“这是一个大问题!”

作者Xing Xing Ji同样很兴奋,并希望这项工作得到行业资助,开发一种小型,完全集成的手持式OCT设备,以便在资源匮乏的医院外进行经济实惠的部署。国家卫生研究院和美国空军都明确了解干扰技术小型化的优势,资助了吉的项目。

芯片级干涉仪的核心是可调谐延迟线的制造。延迟线计算光波如何相互作用,并通过调谐到不同的光路,这些光路就像相机上的不同焦距一样,它整理干涉图案以产生高对比度的3D图像。

Ji和Mohanty将一条0.4米长的Si3N4延迟线卷成一个紧凑的8平方毫米区域,并将微芯片与微型加热器集成在一起,对光敏Si3N4进行光学调谐。

“通过使用加热器,我们可以在没有任何活动部件的情况下实现延迟,从而提供高稳定性,这对于基于干扰的应用的图像质量非常重要,”Ji说。

但是,如果元件在很小的空间内弯曲,则在改变光路的物理尺寸时很难避免损耗。Ji先前优化了制造以防止光学损失。他将这种方法与新的锥形区域一起应用,将光刻图案精确地拼接在一起 - 这是实现大型系统的关键步骤。该团队在现有商用OCT系统上展示了可调谐延迟线微芯片,表明可以在保持高分辨率图像的同时探测更深的深度。

该技术应适用于所有干扰设备,Mohanty和Ji已经开始扩展LIDAR系统,这是最大的光子干涉系统之一。

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