PRIN 2022 招标公告。2022年2月2日第104号决定

项目名称：光子电路中的中红外无标记干涉式无探测器成像——MIRABILIS 

CODICE CUP: D53D23002780006

预算：€ 74.871

首席研究员或研究单位负责人：Massimo Brambilla（首席研究员）

其他研究单位或可能的子单位：都灵理工大学（PoliTo）、巴里大学（UniBa）

项目简要说明
MIRABILIS 项目旨在结合生物学相关辐射光谱窗口（中红外）内光学成像的三个关键特征：a) 对目标实施单像素成像（SPI），利用散斑场图案提供照明，该图案可在自由空间中或光子平台上生成；b) 在二极管激光器或量子级联激光器（QCL）中采用光学反馈干涉（OFI），以获取上述 sPI 方案所提供的目标特性，而无需使用外部探测器；c) 使用机器学习算法表征并分类目标特征。 

目的
MIRABILIS 项目旨在基于量子级联激光器（QCL）中的光学反馈干涉（OFI）和单像素成像（SPI），利用散斑场图案提供照明，实现中红外范围内的仿组织成像。该验证工作计划分别在自由空间和光子平台（光学相控阵列，OPA）中开展。 

预期成果
本项目预期的三项主要成果与创新内容为：a) 使用光子集成电路（PIC），例如光学相控阵（OPA），为目标提供受控的多种照明模式，并包含可编程阶段，以满足下一项要求；b) 收集目标反射的光模式，并将其转换为一维信号，以便采用单像素成像（SPI）技术处理，同时引入基于机器学习（ML）的算法；c) 由主激光器本身对这类SPI信号进行区分和处理，以……
自混合干涉方案通过测量激光器接点处的电压，实现目标信息的重建。

已取得的成果
MIRABILIS 评估了利用压缩感知（CS）/SPI 成像方法的可行性：既可以使用外部探测器，也可以——更具意义的是——采用 OFI 方案配置。在该配置中，为目标提供照明的激光器同时通过测量激光器接点处的电压变化来检测反馈。图像辨别与分类通过最先进的机器学习技术实现；与此同时，图像重建得以完成。 

其基础是散斑照明和单像素信号采集。上述所有目标均辅以创新性的建模与仿真，用于预测、支持和引导相关工作。
该项目的第二项成果是在中红外波段完成 OPA 的设计与验证，为基于硅平台的光子器件成像开辟了道路。在 MIR 光谱区域，设计可靠的 PDK（工艺设计套件）需要借助商业工具和自主开发工具，对所有必要元件进行创新设计与仿真。 

在近红外光谱范围内，通过与 ST-Microelectronics 的合作，获得了一个工作于 1500 nm 的短距离 OPA 原型，并首次实现了以下原理验证：
通过复杂 PIC 的双程传输实现 OFI 成像。