10.000-fach geschrumpfter Ultraschallsensor
Bisherige Ultraschallsensoren liefern wegen geringer Auflösung nur schwammige Bilder. Eine Münchener Forschergruppe nutzt Silizium-Photonik, um den mit Abstand weltweit kleinsten Detektor zu konstruieren. Damit seien nun Auflösungen ähnlich der Lichtmikroskopie möglich.
Die Erfassung von Ultraschallwellen gründet seit der Entwicklung der medizinischen Ultraschallbildgebung hauptsächlich auf piezoelektrischen Detektoren, deren Kristalle den Druck von Ultraschallwellen in elektrische Spannung übersetzen. Das Verfahren krankt an einer nur mäßigen Auflösung, sodass etwa feine Material- oder Gewebemerkmale nicht erkennbar sind. Zwar gilt die Faustregel: je kleiner der Detektor, desto höher die Auflösung. Doch der Miniaturisierung setzt die im Verhältnis zur Verkleinerung quadratisch nachlassende Empfindlichkeit enge Grenzen. Ähnliche Beschränkungen gelten auch für die Bildgebung auf Basis von Mikroringresonatoren oder Fabry–Pérot-Etalonen.
Anstatt den Druck der Ultraschallwellen zu erfassen, messen Rami Shnaiderman und seine Münchener Kollegen, wie Ultraschallwellen die Intensität eines definierten Lichtsignals ändern. Das Prinzip lässt sich mit den Methoden der Siliziumphotonik in extrem kleinen Bauteilen implementieren, die rund 200-mal kleiner sein dürfen, als es die optische Wellenlänge bei anderen Verfahren vorgibt.