Conventional approaches for the identification of liquid chemicals are bulky and harmful to the environment, detect a limited number of chemical species, produce high false alarm rates, or rely on complex/expensive spectrometers. In this study, a spectrometer-free, accurate metasurface-mediated liquid identification scheme was demonstrated based on optofluidic refractive index (RI) sensing in conjunction with vision intelligence algorithms. A metasurface device integrated into an optofluidic channel provides a polarization-independent focused vortex beam at a single wavelength of 1550 nm, which is highly sensitive to liquid chemicals. The beam patterns respond to the RI and transmission of chemicals, and thus effectively serve as their unique optical ?쐄ingerprints??. To realize vision intelligence, two deep-learning architectures??a convolutional neural network and a vision transformer??were adopted and trained to classify the beam patterns. A variety of liquid chemicals were successfully identified in situ with over 99% accuracy, requiring no spectrometers. The proposed approach is expected to corroborate the feasibility of artificial intelligence-powered detection schemes that can classify at single wavelengths, unlike conventional instrument-intensive techniques that are attentive to entire spectral responses.
KSP 제안 키워드
1550 nm, Chemical species, Convolution neural network(CNN), False Alarm Rate, Highly sensitive, Identification scheme, Polarization-independent, Refractive index sensing, Single wavelength, Vortex beam, artificial intelligence
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<출처표시방법 안내> 작성자, 저작물명, 출처, 권호, 출판년도, 이용조건 [예시1] 김진미 외, "매니코어 기반 고성능 컴퓨팅을 지원하는 경량커널 동향", 전자통신동향분석, 32권 4호, 2017, 공공누리 제4유형 [예시2] 심진보 외, "제4차 산업 혁명과 ICT - 제4차 산업 혁명 선도를 위한 IDX 추진 전략", ETRI Insight, 2017, 공공누리 제 4유형
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