模拟沙漠蚂蚁的偏振光电探测器为更灵敏、小型化的成像系统提供了途径
发布时间：2024-12-06 10:04:57 阅读数： 770
沙漠蚂蚁的眼睛启发单镜头片上偏振成像polp - pd。来源：李明珠集团
偏振光电探测器，简称pol-PD，是一种能够检测光偏振状态的高科技设备，它在地质遥感、机器视觉以及生物医学等多个领域扮演着重要角色。例如，在地质遥感中，通过偏振光的测量，可以更准确地分析地表物质的成分和分布；在机器视觉里，偏振信息能增强图像的边缘检测，提高识别精度；而在生物医学上，偏振成像技术则有助于医生更清晰地观察生物组织的细微结构，从而做出更准确的诊断。
然而，传统的商用偏振光电探测器往往体积庞大，内部光学元件复杂，不仅成本高昂，而且难以实现小型化和集成化，这限制了它们在许多领域的应用潜力。
为了解决这一问题，中国的科研人员取得了突破性进展。由中国科学院物理与化学技术研究所李明珠教授带领的研究小组，成功研发出了一种片上集成的偏振光电探测器。这项研究成果于12月4日发表在《科学进展》杂志上，引起了广泛关注。
研究小组的灵感来源于沙漠蚂蚁。这些蚂蚁拥有独特的极化视觉能力，能够在没有任何地标的情况下，穿越广袤无垠的沙漠，准确无误地回到巢穴。它们的复眼能够感知偏振光，从而确定方向。研究人员希望，通过模仿沙漠蚂蚁的这种能力，开发出一种新型的偏振光电探测器。
为了实现这一目标，李明珠教授和她的团队提出了一种创新的纳米印迹结晶方法。他们利用这种方法，成功制造出了一种高质量的钙钛矿单晶薄膜。这种薄膜不仅具有高通量，而且具有四方光栅阵列结构，为构建单镜头片上偏振光电探测器提供了可能。
基于这种钙钛矿单晶薄膜，研究人员成功构建出了无需任何额外偏振光学器件的单镜头片上pol-PD。这一成果不仅简化了偏振光电探测器的结构，降低了成本，而且为实现偏振成像系统的小型化和集成化奠定了坚实基础。
纳米印迹结晶方法的创新之处在于，它为制备高性能、高光电转换效率的钙钛矿单晶薄膜提供了一种新颖而通用的解决方案。这种方法具有高效、低成本、易于操作等优点，有望在未来得到广泛应用。
通过这项研究，科研人员成功地将仿生设计与现代纳米技术相结合，构建出了一种简单、经济、高灵敏度的偏振成像系统。这一成果不仅为偏振成像技术的发展提供了新的思路和方法，也为高灵敏度、小型化、片上集成偏振成像系统的研发开辟了新的途径。
偏振成像技术具有多维度检测、高精度、高对比度以及去雾等优点。例如，在视觉除雾方面，偏振成像技术可以穿透雾气，清晰地呈现出远处的景象；在聚合物应力可视化方面，它可以帮助科研人员更准确地分析材料的应力分布；而在组织癌变区域检测方面，偏振成像技术则能够更早地发现癌症迹象，为患者的治疗赢得宝贵时间。
随着片上集成偏振光电探测器的成功研发，我们可以期待偏振成像技术在更多领域得到应用和推广，为人类社会的进步和发展贡献更多智慧和力量。
