Em 11 de fevereiro, no Hubei Optics Valley Laboratory, um feixe de laser fraco contendo apenas alguns fótons estava irradiando amostras biológicas. Os pesquisadores encararam os resultados do cálculo na tela: "A resolução de imagem atingiu milhões de pixels.
Os pixels de câmeras de telefone celular usados diariamente estão geralmente nas dezenas de milhões, ou até mais de 100 milhões, e podem tirar fotos claras na vida.
Mas em algumas cenas especiais, como mar profundo, alta altitude ou em exames médicos, o sinal de luz é fraco e a resolução espacial é baixa, de modo que os detectores de fóton único são necessários para capturar imagens.
Os fótons são a unidade básica da luz. A luz que vemos na vida cotidiana é na verdade composta de inúmeros fótons. Detectores de fóton único, como o nome sugere, são detectores de sensibilidade ultra-alta que podem detectar fótons únicos. Eles têm aplicações importantes em comunicações quânticas, astronomia, imagens biomédicas e outros campos.
"Os detectores de fóton único são como olhos no escuro, o que pode capturar sinais fracos de luz." Os detectores de fóton único são limitados por sua estrutura física, e o número de pixels geralmente pode atingir apenas milhares, o que limita sua aplicação em imagens de alta resolução e outros aspectos ", disse o Dr. Ding Yi, pesquisador em Laboratório Valley de Val-Optical de alta resolução.
Por exemplo, em observações astronômicas, um número menor de pixels dificulta a captura dos detalhes dos corpos celestes mais fracos e mais distantes; Na imagem microscópica biomédica, também é impossível atender aos requisitos para o registro de alta resolução de fenômenos de fluorescência em nível quântico.
Para superar esse problema, a equipe do Dr. Ding Yi voltou sua atenção para o campo da imagem computacional. A imagem computacional é diferente da tecnologia de imagem tradicional. Ele pode romper as limitações dos fotodetectores na resolução de imagem, taxa de quadros de imagem etc. através da modulação óptica e processamento de sinais.
"Não exigimos mais que cada pixel corresponda a um detector físico, mas deixe um único detector desempenhar papéis diferentes em momentos diferentes e, finalmente, restaurar imagens de alta resolução de centenas de milhares ou até milhões de pixels através de campos de luz codificadores e algoritmos de reconstrução e algoritmos de reconstrução.
Além disso, detectores de fóton único usados para produzir sinais analógicos. Através da pesquisa, a equipe de laboratório concluiu a leitura digital de detectores de fóton único no nível do chip. Ao obter sinais de fóton único, os dispositivos de contagem de fótons podem ser omitidos, tornando o sistema de imagem e detecção mais miniaturizado e integrado e capaz de enfrentar mais cenários de aplicação.
Por trás dos resultados estão os inúmeros dias e noites de perseverança e dedicação da equipe de pesquisa científica. Desde que o projeto foi lançado no final de 2023, as luzes do laboratório geralmente estão acesas até o amanhecer para alcançar o progresso. Para verificar a eficácia do caminho óptico experimental e dos métodos de cálculo, a equipe conduziu um grande número de experimentos e acumulou dados maciços.
"Todos os dias sinto que não há tempo suficiente, então quero ir mais rápido e mais rápido para fazer com que mais dispositivos de ponta percebam a substituição doméstica". Ding Yi disse que a equipe de pesquisa está atualmente cooperando com dispositivos médicos, detecção de sensoriamento remoto e outros campos e o primeiro protótipo de engenharia para o campo médico está em desenvolvimento.
Atualmente, a equipe de pesquisa também está trabalhando em vários problemas técnicos, como rastreamento de nanopartículas sem etiquetas e imagens de compressão no domínio do tempo. "O tempo não espera por ninguém, e estamos cheios de energia para superar as principais tecnologias principais o mais rápido possível". Ding Yi disse.
