螳螂虾激发了新的光传感器

灵感来自螳螂虾的眼睛，研究人员开发了一种新的光学传感器，足以适合智能手机，但能够高光谱和极化成像。

“许多人工智能（AI）程序可以利用丰富的高光谱和偏振图像，但捕获这些图像所需的设备目前有点笨重，”迈克尔·克鲁诺夫（Michael Kudenov），关于工作的一篇论文的合作作者说北卡罗来纳州立大学电气计算机工程副教授。 “我们的工作在这里使得更小，更多的用户友好的设备。这将使我们能够更好地将那些AI功能带入来自天文学到生物医学的领域。“

在本研究的背景下，高光谱成像是指可以将光的可见波长分解为更窄的带。人眼不能区分这些微小的颜色变化，但是计算机可以制造高光谱成像，这对于确定图像中物体的化学成分的任务是有价值的。

Polarimetry是指在光中的偏振的测量，这是可用于确定图像中对象的表面几何形状的数据。例如，表面粗糙还是光滑？表面相对于光源的角度是多少？

光线着名来描述，因为它既是粒子和波浪。如果一波光从点A移动到点B，则这两个点之间的路径是光的方向。如果您认为光作为粒子，则它从点A到点B的直线移动。但是光也是一个电磁场，其像波一样波动。如果您在从点A到点B行进时将波浪上下或侧向侧向挥动，则偏振是沿路径的该波的方向的测量。

虽然有能够捕获超光线和偏振图像的更大的设备，但智能手机尺寸的成像技术遇到了重大挑战。

例如，手机摄像机技术的设计导致在最终图像中的不同波长的光的对准中非常轻微误差。结果不是拍摄家庭照片的重要交易，但科学图像分析是有问题的。当相机可以捕获更多颜色时，问题会加剧，如Hyperspectral技术的情况。

新光传感器的创造者受到螳螂虾的眼睛的启发，这在精确地捕获微妙的颜色渐变时非常擅长。因此，研究人员创造了一个有机电子传感器，模仿螳螂虾的眼睛。它被称为气孔吸引力的多光谱和极化敏感（Simpol）传感器。而且，是的，Sphatopod是螳螂虾的花哨的名字。

研究人员开发了一种原型辛保传感器，可以同时寄存四个光谱通道和三个偏振通道。相比之下，智能手机中使用的电荷耦合器件仅具有三个光谱成像传感器，其检测红色，绿色和蓝色;并且只有两个偏振通道。此外，SIMPOL原型可以在一个点测量四个颜色通道和三个偏振通道，而CCD依赖于成像传感器分布在几个点上。

虽然只有一个概念证明，研究人员使用建模模拟来确定设计可用于创建能够感测到15个空间注册的光谱通道的检测器。

“Simpol的颜色通道可以辨别光谱特征，比典型的成像传感器窄10倍;换句话说，它的精确是10倍，“Kudenov说。

“我们的工作表明，可以创建可以同时捕获高光谱和偏振图像的小型高效传感器，”该文件的联合通讯作者Brendan O'Connor表示，以及NC状态的机械和航空航天工程副教授。 “我认为这打开了新的有机电子传感技术的大门。”

本文“螳螂虾启动有机光电探测器同时高光谱和偏振成像”，在学期科学推进中出现。本文的第一个作者是NC州的博士后研究员Ali Altaqui。本文的联合对应作者是Brendan O'Connor，是NC状态的机械和航空航天工程副教授。本文由普利克斯森，前博士学位合作。纳邦国家的学生;哈里施克克斯，博士。纳邦国家的学生; Michael Escuti，NC州的电气电脑工程教授; NC州电脑工程前教授已故的罗伯特科尔布斯;北卡罗来纳大学的Jeromy Rech和Wei You You of Chapel Hill;和金宇李和韩国先进科学与技术研究所的金汇J.Kim。

这项工作是通过国家科学基金会的支持，根据拨款1809753和1639429;并从韩国国家研究基金会，授予NRF-2017M3A7B8065584。

作者：Ali Altaqui，Pratik Sen，Harry Schrickx，Michael Escuti，Robert Kolbas，Brendan T. O'Connor和Michael Kudenov，北卡罗来纳州立大学; Jeromy Rech和Wei You You You You You You You You You You You You You You You You You You You You You You You You You You You You You You You You。金宇李和Bumjoon J. Kim，韩国先进科技学院

摘要：Hyperspectral和Polariemetric成像组合提供了一种强大的传感方式，具有从天文学到生物学的广泛应用。现有方法依赖于空间分离检测元件的时间数据采集或快照成像。这种方法造成了严重降低成像性能的基本文物。为了克服这些限制，我们介绍了一种能够沿着单个光轴快速高光谱和偏振感的Sphatopod启动传感器。该设计包括堆叠偏振敏感有机光伏（P-OPV）和聚合物延迟膜。通过利用聚合物延迟器的色散和P-OPV的各向异性响应率来获得多种光谱和偏振通道。我们表明该设计能够在350nm带宽上感测15个光谱通道。还通过同时寄存器4光谱通道和3偏振通道进行实验证明检测器。我们的传感器展示了无数的有机半导体提供的无数自由度，无论是无机的。这一概念预示着同步光谱和偏振成像的基本新的路线。