【导读】近日，Imec公司在硅光子芯片上开发了一种光学机械式超声波传感器，由于采用了创新的光学机械波导，它具有前所未有的灵敏度。由于这种高灵敏度波导，20微米的小型传感器的检测极限比相同尺寸的压电元件好两个数量级。
近日，Imec公司在硅光子芯片上开发了一种光学机械式超声波传感器，由于采用了创新的光学机械波导，它具有前所未有的灵敏度。由于这种高灵敏度波导，20微米的小型传感器的检测极限比相同尺寸的压电元件好两个数量级。该传感器的低检测限将使超声波和光声成像的新的临床和生物医学应用得以发展，如深部组织乳腺摄影和潜在肿瘤组织的血管化或神经支配的研究。
该传感器在本月初发表在《自然光子学》上的一篇论文中进行了介绍。
断层超声和光声成像能够利用超声波传感器阵列构建二维或三维图像，然而，压电式超声波传感器有一些局限性。
首先，检测极限与传感器的尺寸成反比，这对于小声学波长的高分辨率成像来说是个问题。高分辨率的图像需要小的压电传感器，而小的压电传感器本身就有较高的检测极限，导致图像有噪声。其次，压电传感器依靠其机械共振来增强信号振幅，这意味着它们在共振频率周围的小范围内工作，以避免高检测极限。最后，压电传感器的矩阵需要为每个传感器元件配备一根导线，这会阻碍应用。
"我们所展示的传感器将成为皮肤或大脑等原本不透明组织中深层组织成像的游戏规则。对于皮下黑色素瘤成像或乳腺摄影等应用，它可以更详细地观察肿瘤和周围的血管，有助于更详细的诊断。"imec基于波的传感器和执行器研究员Xavier Rottenberg说。
imec的解决方案是基于使用新的CMOS兼容处理技术制造的高灵敏度分肋光学机械波导。其灵敏度比最先进的器件大两个数量级。低检测极限可以改善超声应用中成像分辨率和深度之间的权衡，对于光声成像来说至关重要，因为光声成像中的压力比传统超声成像技术低三个数量级。此外，它还可以实现低压应用，如穿透颅脑功能成像，它受到骨的强超声衰减的影响。
这些微小(20微米)传感器的细间距(30微米)矩阵也可以很容易地与光子多路复用器集成在片上，为小型化导管等新的应用提供了可能，因为传感器矩阵只需要连接很少的光纤，而不是压电传感器情况下的每个元件一个电连接。
"该传感器技术构成了imec内部开发的光声路线图的主干，并在选定的合作伙伴现场进一步测试，"Xavier Rottenberg补充道。
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