钙钛矿单像素探测器用于复杂环境中元图像的有效提取

信息技术在当代社会中发挥着举足轻重的作用，影响着社会交往、日常生活中的视听娱乐、工业生产中的云计算与物联网的融合等各个方面。

这些场景与信息技术有着密切的联系。信息数据的处理受到高度重视。海量的信息数据促使人们探索更有效的数据存储和处理方法。。

在众多方案中，超表面由于其对不同光自由度的调制而在信息存储方面表现出巨大的潜力。然而，为相关的多维数据检索提供紧凑而高效的探测器仍然是一个挑战，特别是在复杂环境中。

在一个新的纸出版于光：科学与应用由澳门大学应用物理及材料工程研究所刘洪超教授领衔的科学家团队与同事介绍了一种提取双色超表面图像的有效方案。

他们设计并制作了一种双层单像素利用不同成分的钙钛矿薄膜，建立了基于该探测器的单像素成像（SPI）系统。

该系统利用钙钛矿器件固有的波长选择性特性及其高检测灵敏度，在一次测量中从重叠的双色超表面图像中熟练地提取对应于不同波长的图像。更有趣的是，当与单像素成像的独特优势相结合时，即使在包括散射介质和背景光的复杂环境中，该系统也能准确提取目标颜色的图像。

所设计的单像素成像系统简化了提取各种颜色图像的过程。使用此双色图像提取系统，无需额外的滤光片来隔离不同的波长，从而降低了系统组件的成本和图像提取所需的时间。

双色超表面图像提取系统的核心是双层集成钙钛矿单像素探测器和单像素成像模块，探测器上层器件用于吸收300~600 nm波长范围内的光信号，起自滤波作用，下层器件用于响应波长在300~600 nm范围内的光信号，600～820 nm。

这两层协同工作，在一次测量中从重叠的双色超表面图像中提取出两幅不同颜色的图像。此外，单像素成像模式拓宽了双色图像提取系统的应用场景，能够在包含散射介质和背景光的环境中提取清晰的目标图像。

这些科学家将他们的工作与其他现有的图像提取方案进行了比较。“与利用基于硅的商用相机提取超表面中存储在不同波长的信息的传统方案相比，我们的DIP-SPD可以在具有散射介质和背景光的复杂环境中清晰地提取双色图像。”

“与使用单像素钙钛矿探测器进行点扫描的图像提取方案不同，我们的DIP-SPD系统绕过了对xy双轴移动平台的要求，从而实现了大尺寸图像提取。我们的DIP-SPD系统中的单像素探测器无需移动，通过快速运行的DMD可以在几秒内对物体进行成像，这比传统的光栅扫描单像素成像方法（~1小时）要快得多。

“与用于彩色成像的钙钛矿SPI探测器相比，我们的DIP-SPD展示了其作为紧凑型无滤波器探测器的优势，可以在一次测量中提取存储在不同波长下的完整图像信息。”

他们还展望了未来的工作。“通过进一步改进钙钛矿薄膜成分，可以利用具有三层结构的单像素探测器获得目标物体的全色图像。三个不同的层可以分别捕捉红色、绿色和蓝色的图像。

“这项工作不仅为提取存储于不同光自由度中的超表面图像提供了思路，而且为钙钛矿材料的彩色成像应用铺平了道路。”

由 TranSpread 提供