Les chercheurs ont développé une nouvelle puce d'imageur micro-ondes qui pourrait un jour permettre des imageurs micro-ondes portables à faible coût, ou des caméras. Parce que les micro-ondes peuvent traverser certains objets opaques, les nouveaux imageurs pourraient être utiles pour l'imagerie à travers les murs ou la détection de tumeurs à travers les tissus du corps.

Dans Optique , Le journal de l'Optical Society (OSA) pour la recherche à fort impact, les chercheurs décrivent comment ils ont utilisé un processus de fabrication de semi-conducteur standard pour fabriquer une puce d'imageur micro-ondes contenant plus de 1, 000 composants photoniques. La puce carrée mesure un peu plus de 2 millimètres de chaque côté, ce qui en fait environ la moitié de la largeur d'une gomme à crayon.

« Les imageurs à micro-ondes pratiques d'aujourd'hui sont des systèmes de paillasse volumineux et coûteux, " a déclaré le chef de l'équipe de recherche Firooz Aflatouni de l'Université de Pennsylvanie, ETATS-UNIS. « Notre nouvel imageur en champ proche utilise des plutôt qu'électronique, dispositifs pour traiter le signal hyperfréquence. Cela nous a permis de créer un imageur à puce similaire aux puces de caméra optique de nombreux smartphones. »

Les imageurs micro-ondes portables en champ proche seraient utiles pour de nombreuses applications, notamment l'imagerie cérébrale à haute résolution et la surveillance des mouvements cardiaques et de la respiration. La miniaturisation des imageurs micro-ondes bénéficierait également à des applications telles que le suivi d'objets dans les systèmes radar et à faible puissance, liaisons de communication à haut débit.

Traitement optique utilisé pour créer des images micro-ondes

Les appareils photo optiques comme ceux des smartphones utilisent un objectif pour former une image sur le capteur d'image de l'appareil photo. Le nouvel imageur en champ proche utilise quatre antennes pour recevoir les signaux micro-ondes réfléchis par un objet. Ces signaux hyperfréquences sont ensuite codés en un signal optique et sont traités optiquement - émulant une lentille hyperfréquence - pour former une image.

L'imageur à puce comprend plus de 1, 000 composants photoniques tels que les guides d'ondes, coupleurs directionnels, photodiodes et modulateurs en anneau. L'un des composants essentiels est le réseau d'éléments à retard optique utilisé pour le traitement du signal, qui se compose de plus de 280 cellules de retard.

« Ce système est nettement plus petit et plus efficace que son équivalent électronique car les cellules à retard sont plus de 10 fois plus petites et plus de 10 fois plus efficaces, " a déclaré Farshid Ashtiani, un étudiant diplômé du groupe d'Aflatouni et co-auteur de l'article. "Ils peuvent également fonctionner avec des impulsions micro-ondes nettement plus courtes, qui produit une résolution d'image plus élevée.

Démonstration de l'imageur micro-ondes

Pour démontrer la nouvelle puce, les chercheurs l'ont utilisé pour imager des objets avec des surfaces métalliques, comprenant des carrés métalliques mesurant 24 centimètres de côté et le logo UPenn. Après de courtes impulsions micro-ondes illuminé chaque objet placé devant l'imageur, les quatre antennes ont reçu les signaux réfléchis, qui ont été utilisés pour former l'image de chaque objet cible.

« Notre travail montre que les techniques de fabrication de semi-conducteurs standard peuvent être utilisées pour créer des systèmes photoniques robustes contenant de nombreux dispositifs, " a déclaré Aflatouni. " La minuscule puce imageur que nous avons démontrée peut être agrandie, permettant la réalisation d'imageurs micro-ondes haute résolution portables à faible coût."

Maintenant qu'ils ont fait la démonstration d'un imageur micro-ondes à puce, les chercheurs prévoient d'augmenter le nombre de pixels en augmentant le nombre de lignes à retard sur puce, en utilisant des technologies de fabrication plus avancées et en assemblant des images plus petites. Ils souhaitent également utiliser des impulsions micro-ondes plus courtes pour obtenir une résolution plus élevée.