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Sviluppo di uno spettrometro ultracompatto con tecnologia AI.
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cristallo fotonicosono cristalli artificiali rispetto alle lunghezze d'onda ottiche. Così come i cristalli semiconduttori hanno un band gap per gli elettroni, la creazione di strutture periodiche di indice di rifrazione con tecniche di microfabbricazione produce materiali artificiali con un band gap per la luce, chiamati cristalli fotonici. Il band gap per la luce può essere utilizzato per confinare fortemente la luce all'interno del chip o per rallentare la velocità della luce. Le dimensioni estremamente ridotte ne fanno un forte candidato per la realizzazione di circuiti ottici integrati.
Tuttavia, i cristalli fotonici e altridispositivo nanofotonicorichiedono strutture estremamente precise e le loro prestazioni sono state limitate da errori di fabbricazione. Gli errori di fabbricazione possono causare fluttuazioni nella struttura, che portano aLocalizzazione casuale della luce.Questo fenomeno è chiamato "localizzazione di Anderson della luce". Sebbene sia interessante come fenomeno fisico, l'osservazione di tale casualità è indesiderabile per le applicazioni ingegneristiche.
![Schema della configurazione di uno spettrometro ultracompatto. I modelli di localizzazione sono acquisiti e addestrati dall'intelligenza artificiale.](https://phot-tanabe.jp/wp-content/uploads/for-students/theme/theme2-1.jpg)
Ma abbiamo questoRiteniamo che la casualità possa, al contrario, essere utilizzata per migliorare le prestazioni del dispositivo sfruttandola attivamente.... L'obiettivo è quello di rendere possibile il raggiungimento di questo obiettivo. Per farlo, è necessarioTecnologia AI per l'elaborazione dei dati.Incorporare il Le prestazioni possono essere migliorate se il modello di localizzazione può essere appreso dal software per prevedere le risposte sconosciute ad un livello elevato. Un'applicazione è lo sviluppo di uno spettrometro ad alte prestazioni. Gli spettrometri convenzionali sono costosi e di grandi dimensioni, quindi vengono utilizzati solo per applicazioni limitate, ma se si riesce a renderli piccoli e poco costosi, ci aspettiamo di aprire una serie di applicazioni, come l'incorporazione negli smartphone per il riconoscimento delle pupille o come sensori nelle linee di produzione.
- Punti chiave della ricerca.
Questa ricerca è appena iniziata e, sebbene siano stati condotti esperimenti di prova di principio, è possibile realizzare un dispositivo veramente utilizzabile? Funziona come desiderato per più lunghezze d'onda? Ci sono ancora molte incognite, come ad esempio la possibilità di ottenere il comportamento desiderato per più lunghezze d'onda. Anche se è possibile effettuare esperimenti di prova del principio, il passo successivo è quello di trovare un'implementazione e una killer application veramente utile. Questa ricerca è in fase embrionale e brancola ancora nel buio, ma ha un grande potenziale.
Ciò che rende particolarmente difficile la ricerca è che le reti neurali utilizzate per l'elaborazione dei dati sono scatole nere e non è facile capire come il computer pensa e ricava i suoi risultati. Inoltre, le reti neurali stesse richiedono una conoscenza più approfondita, che richiede familiarità sia con il software che con l'hardware.
Infatti, fenomeni come la localizzazione della luce dovuta alla casualità strutturale sono noti come fotonica casuale, un campo della fisica che è stato studiato con grande interesse all'interfaccia con la statistica e la teoria del caos. TuttaviaIngegneria della fotonica casuale.Questa ricerca ha il potenziale per creare un precedente. La ricerca non è solo un semplice sviluppo di uno spettrometro, ma ha anche un valore accademico.
![Modello di rete neurale utilizzato.](https://phot-tanabe.jp/wp-content/uploads/for-students/theme/theme2-2.jpg)
- progetto di ricerca
Questo studio non ha ancorastadio di gemma (dente)Non c'è una vera e propria ricerca congiunta. Tuttavia, è stato ottenuto un brevetto di base e si prevede lo sviluppo di progetti futuri. La ricerca sull'apprendimento automatico, ad esempio, viene portata avanti con la consulenza del professor Ikehara del Dipartimento di Ingegneria elettronica.
《 Parola chiave 》
Elenco dei temi di ricerca
- Qual è il percorso di studi del professor Tanabe?
- Informazioni sulla ricerca del Laboratorio Tanabe
- Da vedere! Video di introduzione al laboratorio
- Scavare più a fondo Laboratorio TANABE.
- Dà una buona idea dell'atmosfera che si respira in laboratorio!
- Sessione informativa di laboratorio per gli assegnatari 2024
Le sessioni informative sui laboratori si tengono per gli studenti assegnati nel 2024. I laboratori aperti sono liberi di entrare e uscire a piacimento. Sono disponibili anche sessioni informative individuali in qualsiasi momento.
- Lunedì 23 ottobre, ore 16:30 - Sessione informativa 1 (Sede: Bldg 14, 2F DS43)
- 27 ottobre (lunedì) 18:00 - Seconda sessione informativa (sede: Bldg 14, 2F DR8)
- 2 Nov (Gio) 16:30 - 3a sessione informativa (Sede: Bldg 14, 2F DR7)
- Visite ai laboratori e laboratori aperti (se necessario)
Sessioni informative individuali e visite ai laboratori