ไมโครชิปผลิตแสงเลเซอร์ที่มีสีต่างกัน

ไมโครชิปผลิตแสงเลเซอร์ที่มีสีต่างกัน

งานวิจัยและพัฒนามาหลายปีทำให้เลเซอร์ประสิทธิภาพสูงขนาดกะทัดรัดเป็นที่แพร่หลายสำหรับความยาวคลื่นใกล้อินฟราเรดที่ใช้ในการสื่อสารโทรคมนาคม อย่างไรก็ตาม เลเซอร์ที่มีเอาต์พุตในช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้นั้นอาศัยระบบอะตอมมิกหรือโซลิดสเตตเป็นหลัก ระบบดังกล่าวมักต้องการเลเซอร์บนโต๊ะขนาดใหญ่หรือวัสดุเซมิคอนดักเตอร์หลายชุดจึงจะสามารถทำงานได้

ทีมนักวิจัยของNISTในสหรัฐอเมริกา

ได้แก้ไขปัญหานี้โดยการสร้างเลเซอร์แบบไมโครชิปที่แปลงแสงเลเซอร์ใกล้อินฟราเรดเป็นสีต่างๆ ของแสงที่มองเห็นได้ เช่น สีแดง สีส้ม สีเหลือง และสีเขียว โดยใช้เทคนิค เรียกว่าการสั่นของพารามิเตอร์เชิงแสงอันดับสาม (OPO) อุปกรณ์นี้สามารถรองรับการใช้งานที่หลากหลายในด้านต่างๆ เช่น สเปกโทรสโกปี การบอกเวลาที่แม่นยำ และวิทยาการสารสนเทศควอนตัม

วัสดุไม่เชิงเส้นแปลงแสงตกกระทบเป็นสองความถี่ที่แตกต่างกัน

หลักการเบื้องหลังเทคนิค OPO ลำดับที่สามคือการใช้วัสดุที่ไม่เป็นเชิงเส้น ในกรณีนี้คือ ซิลิกอนไนไตรด์ (Si 3 N 4 ) เพื่อแปลงแสงตกกระทบในอินฟราเรดใกล้เป็นสองความถี่ที่ต่างกัน หนึ่งในความถี่เอาท์พุตเหล่านี้สูงกว่าความถี่ของแสงตกกระทบ ในช่วงที่มองเห็นได้ ในขณะที่อีกความถี่หนึ่งต่ำกว่าและอยู่ในอินฟราเรดที่ลึกกว่า

ในระบบที่ไม่เป็นเชิงเส้น แสงที่มีความเข้มสูงเพียงพอจะออกจากวัสดุเชิงแสงที่มีความยาวคลื่นซึ่งไม่จำเป็นต้องตรงกับความยาวคลื่นของแสงที่เข้าสู่แสง นี่เป็นเพราะว่าอิเล็กตรอนที่ถูกผูกมัดในวัสดุจะฉายแสงซ้ำที่ความถี่ที่แตกต่างจากแสงตกกระทบ สถานการณ์นี้แตกต่างจากวัสดุออปติคัลทั่วไป (เชิงเส้น) อย่างมาก ซึ่งฉายแสงสีเดียวกัน (นึกถึงแสงที่สะท้อนจากกระจกหรือการหักเหของแสงผ่านเลนส์)

ไมโครเรโซเนเตอร์ผลิตแสงเอาต์พุตที่มีสีต่างกัน

ในงานของพวกเขา นักวิจัยที่นำโดยKartik Srinivasanได้ควบคุมลำแสงเลเซอร์อินฟราเรดใกล้อินฟราเรดเข้าไปในไมโครเรโซเนเตอร์ นี่คือโครงสร้างรูปวงแหวนที่มีรัศมี 50 ไมครอนประดิษฐ์บนชิปซิลิกอน แสงภายในอุปกรณ์นี้จะหมุนเวียนประมาณ 5,000 ครั้งก่อนจะสลายไป สร้างความเข้มเพียงพอเช่นเดียวกับการเข้าถึงระบอบการปกครองที่ไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งจะถูกแปลงเป็นความถี่เอาท์พุตที่ต่างกันสองแบบ ‘astrocomb’ แบบออปติคัลสามารถเพิ่มการค้นหาดาวเคราะห์คล้ายโลกได้

นักวิจัยได้ประดิษฐ์ไมโครเรโซเนเตอร์เหล่านี้ขึ้นมาหลายตัว โดยแต่ละตัวมีขนาดแตกต่างกันเล็กน้อยบนชิป ด้วยการเลือกขนาดเหล่านี้อย่างรอบคอบ พวกเขาสามารถมั่นใจได้ว่าไมโครเรโซเนเตอร์ที่แตกต่างกันจะผลิตแสงเอาต์พุตที่มีสีต่างกัน วิธีการนี้ทำให้เลเซอร์ใกล้อินฟราเรดตัวเดียวทำงานในช่วงความยาวคลื่นที่แคบ (ตั้งแต่ 780 นาโนเมตรถึง 790 นาโนเมตร) เพื่อสร้างสีของแสงที่มองเห็นได้ตั้งแต่สีเขียวถึงสีแดง (560 นาโนเมตรถึง 760 นาโนเมตร) และความยาวคลื่นอินฟราเรดตั้งแต่ 800 นาโนเมตร ถึง 1200 นาโนเมตร ความยาวคลื่นใดๆ เหล่านี้สามารถเข้าถึงได้โดยง่ายโดยการปรับขนาดของตัวสะท้อนเสียง Srinivasan อธิบาย

ในขณะที่งานยังคงอยู่ในขั้นพิสูจน์หลักการ นักวิจัยหวังว่าจะรวมเทคนิคออปติกแบบไม่เชิงเส้นกับเทคโนโลยีเลเซอร์อินฟราเรดใกล้อินฟราเรดที่เป็นที่ยอมรับเพื่อสร้างแหล่งกำเนิดแสงบนชิปรูปแบบใหม่สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย พวกเขารายงานงานของพวกเขาในOptica

CT angiography ซึ่งใช้ X-ray CT เพื่อแสดงภาพ

หลอดเลือดหลังการฉีดคอนทราสต์เข้าสู่กระแสเลือด มักจะเป็นการตรวจภาพเส้นแรกเพื่อตรวจหาโป่งพองในสมอง แต่นี่อาจเป็นงานที่ท้าทาย: ความซับซ้อนของหลอดเลือดในกะโหลกศีรษะและหลอดเลือดโป่งพองในสมองที่มีขนาดเล็กหมายความว่าบางคนอาจพลาดในระหว่างการประเมินเบื้องต้น

ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยจึงเสนอว่าการเรียนรู้เชิงลึก (deep learning) ซึ่งเป็นแมชชีนเลิร์นนิงประเภทหนึ่งที่ใช้กันมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อพัฒนาอัลกอริธึมสำหรับการจดจำภาพ สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของนักรังสีวิทยาและลดจำนวนโป่งพองที่มักถูกมองข้ามไป

Xi Long ผู้เขียนอาวุโสจาก โรงพยาบาล Union Hospital ของTongji Medical Collegeกล่าวว่า “ในการทำงานประจำวันของเรา เราต้องเผชิญกับกรณีที่ตาของมนุษย์มองไม่เห็นรอยโรคที่สำคัญบางอย่าง “หลอดเลือดโป่งพองในสมองเป็นหนึ่งในรอยโรคเล็ก ๆ ที่อาจมองข้ามในการประเมินภาพรังสีวิทยาเป็นประจำ”

รายงานการทำงานของพวกเขาในRadiology Long และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาอัลกอริธึมการตรวจจับโดยใช้โครงข่ายประสาทเทียม ในการฝึกอบรมและประเมินอัลกอริธึมการเรียนรู้เชิงลึก พวกเขาใช้ภาพ CT angiography 1,068 ภาพกับหลอดเลือดโป่งพองในสมองที่รายงาน ซึ่งได้มาจากเครื่องสแกนที่แตกต่างกันสี่เครื่องที่โรงพยาบาลสองแห่ง ครึ่งหนึ่งของ CT angiograms ซึ่งรวมถึง 688 aneurysms ที่มีขนาดตั้งแต่ 1.2 ถึง 45.6 มม. ถูกนำมาใช้ในการฝึกอัลกอริทึม อีกครึ่งหนึ่งรวมถึง 649 aneurysms ขนาด 1.2 ถึง 30.8 มม. ได้สร้างชุดข้อมูลการตรวจสอบความถูกต้อง

หลังจากฝึกอัลกอริทึมแล้ว ทีมวิจัยได้ใช้เพื่อตรวจหาโป่งพองในสมองในชุดข้อมูลการตรวจสอบความถูกต้อง อัลกอริธึมแสดงความไวสูงสุด 97.5% สำหรับการตรวจจับหลอดเลือดโป่งพอง โดยมีอัตรา 13.8 การค้นพบที่ผิดพลาดต่อกรณี ผลบวกลวงเหล่านี้พบเห็นได้ในบริเวณที่มีโครงสร้างกระดูก การแตกแยกของเส้นเลือดและความโค้ง และแผ่นหินปูน ผู้เขียนทราบว่าสิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่สามารถระบุได้ง่ายโดยนักรังสีวิทยา

ประสิทธิภาพของอัลกอริธึมค่อยๆ ดีขึ้นในด้านความไวด้วยขนาดหลอดเลือดโป่งพอง ถึง 100% ในหลอดเลือดโป่งพอง 10 มม. หรือใหญ่กว่า ความไวต่ำสุดพบได้ในหลอดเลือดโป่งพองที่หลอดเลือดสมองส่วนหน้าและส่วนหลัง ซึ่งส่วนใหญ่มีขนาดเล็กกว่า 3 มม. อัลกอริธึมยังพบหลอดเลือดโป่งพองใหม่แปดช่อง ซึ่งหกในนั้นมีขนาดเล็กกว่า 3 มม. ซึ่งผู้อ่านของมนุษย์มองข้ามไปในรายงานทางรังสีวิทยาเบื้องต้น

Credit : cialisonlinegenericcialistyh.com civilaircraftregisters.org cocktailz.org collectifpolaire.org collective2012.com