פרויקטי גמר - הנדסת חשמל - המעבדה לאלקטרו-אופטיקה תשפ"ב
|
301 Full scattering profile of wrist phantoms מדידת פרופיל פיזור מלא של מדמי רקמת זרועשם המנחה: Hamootal Duadi הרקע לפרויקט:חילוץ פרמטרים פיזיולוגים אפשרי באמצעים אופטיים החשים בשינויי נפח וספקטרום בכלי דם המתבטאים בשינוי במקדם הבליעה. מדידת רוויון חמצן בדם אפשרית כיום רק בריבוי אורכי גל שכן היא מתבססת על יחס בין המדידות, אולם צריך להתחשב בהבדלים בפיזור הקשים להפרדה. בעבר גילינו כי יש נקודה המכיילת פיזור ועל כן אופטימלית למדידות מבוססות בליעה. תופעה זו אומתה במדמי רקמה גליליים בקטרים המדמים אצבע, כמו גם במדידת אצבעות אנושיות . מטרת הפרויקט:הוכחת קיומה של נקודת כיול הפיזור במערכת ניסויית ועל מדמי רקמה אופטיים המתאימים לתכונות זרוע אנושית. תכולת הפרויקט:בפרויקט הסטודנטים יבנו מערכת למדידת פרופיל הפיזור ומציאת נקודת הכיול בקטרים גדולים יותר, המתאימים לדמות זרוע. הם ימדדו מדמי רקמה גללים בקטרים שונים ובעלי תכונות אופטיות שונות כדי לגלות את נקודם הכיול העצמית. קורסי קדם:מבוא לאופטיקה, לייזרים מקורות:
|
|
302 Endoscope based scattering measurements of esophagus phantoms מדידת פיזור באנדוסקופ מפנטומים מדמי ושטשם המנחה: חמוטל דואדי הרקע לפרויקט:בעוד דימות מוגבל לעומק קטן ברקמה, מדידות פיזור בגישת חישה מאפשרות אבחון עמוק יותר של הרקמה. חילוץ פרמטרים פיזיולוגים אפשרי באמצעים אופטיים החשים בשינויי במקדם הבליעה והפיזור של הרקמה. כיום באנדוסקופ מאבחנים נגעים בעיקר ברירית ובשכבות החיצונית של הושט. בעבר גילינו כי יש נקודה המכיילת פיזור ועל כן אופטימלית למדידות מבוססות בליעה. תופעה זו אומתה במדמי רקמה גליליים בקטרים המדמים אצבע, כמו גם במדידת אצבעות אנושיות. הראנו בסימולציה ובתאוריה כי תופעה זו קיימת גם בצינור חלול ברקמה, שהוא המקרה במדידות אנדוסקופיות. מטרת הפרויקט:הוכחת קיומה של נקודת כיול הפיזור במערכת ניסויית ועל מדמי רקמה אופטיים המתאימים לצינורות אויר ברקמה. תכולת הפרויקט:בפרויקט הסטודנטים ישלבו מקור לייזר באנדוסקופ למדידת פיזור ומציאת נקודת הכיול מגלילי אויר המוקפים תווך מפזר המתאימים לדמות ושט. הם יכינו מדמי רקמה בעלי גלילי אויר בקטרים שונים ובעלי תכונות אופטיות שונות כדי לגלות את נקודת הכיול העצמית. קורסי קדם:שדות אלקטרומגנטיים דרישות נוספות:מבוא לאופטיקה, לייזרים מקורות:
|
|
303 Quantum Illumination - Towards Quantum Radar הארה קוונטית - לעבר מכ"ם קוונטישם המנחה: אליהו כהן הרקע לפרויקט:אנו מפתחים סנסורים חדשים שמבוססים על עקרונות תורת הקוונטים. תכליתו של אחד הסנסורים האלה היא לגלות מטרות עם החזרה מאוד חלשה תוך שימוש בפוטונים שזורים. המטרה העיקרית של המחקר הזה היא בחינת אפיקים חדשים למימוש מכ"מים עם רגישות מאוד גבוהה למטרות, אבל רגישות מאוד נמוכה ללוחמה אלקטרונית. מטרת הפרויקט:ההישג המצופה הוא ניתוח תיאורטי (אנליטי ונומרי) של סנסורים מהסוג שהוזכר למעלה. ניתוח שיוכל להוביל לאחר מכן לניסויים מוצלחים והדגמות מעבדתיות. תכולת הפרויקט:המטלה העיקרית היא להוסיף אלמנט של רעש תרמי לניתוח תיאורטי קיים בכדי להבין את השפעתו (ניתוח אנליטי באמצעות מתמטיקה וכמו כן ניתוח נומרי באמצעות מטלב). כמו כן, ייבחן מדד בשם quantum discord במטרה לכמת את ביצועיו הצפויים של הסנסור. קורסי קדם:קדם - מכניקה קוונטית שימושית. במקביל - חישוב קוונטי. מקורות:
|
|
304 Quantum Cryptography for Data Centers הצפנה קוונטית למרכזי נתוניםשם המנחה: אליהו כהן הרקע לפרויקט:הצפנה קוונטית היא חסינה מתוקף חוקי הטבע. בשיתוף עם חברת מלאנוקס/אנבידיה אנו בוחנים פתרונות הצפנה למרכזי נתונים ומנתחים את החסינות שלהם. מטרת הפרויקט:המלצה, מגובה ע"י ניתוח מפורט, למימוש ספציפי של הצפנה קוונטית במרכז הנתונים של אנבידיה. תכולת הפרויקט:ביחד עם סטודנטים מהקבוצה ועם התעשייה, המטלה היא לבחון חומרות אופטיות שונות להפצת מפתחות סודיים ולנתח את מידת הפגיעות שלהן ביחס להאזנות. הניתוח משלב סקירת ספרות, מעבר על עלוני מידע של מוצרים מסחריים, חישובים אנליטיים ושיחות עם התעשיה. קורסי קדם:קדם - מכניקה קוונטית שימושית. במקביל - חישוב קוונטי. מקורות: |
|
305 Novel medical imaging with structured X-rays דימות רפואי חדשני באמצעות קרני רנטגן מובנותשם המנחה: אליהו כהן הרקע לפרויקט:אנו חוקרים שיטות דימות חדשות כגון computational ghost imaging שמבוססות על מסכות אשר מעניקות מבנה מיוחד לקרני הרנטגן. בשיטה זו, אנו יכולים לשפר את הרזולוציה המרחבית וכאשר מוסיפים גם אלגוריתמים כגון למידה עמוקה, אנו יכולים גם להוריד את רמת הקרינה אליה נחשפים המטופלים. מטרת הפרויקט:יבוצע שימוש בכלים סימולטיביים שפיחתנו בקבוצה על מנת לבחור באופן מיטבי את סט המסכות כך שרמת הקרינה תהיה מינימלית. תכולת הפרויקט:לאחר היכרות קצרה עם הספרות ועם הפעילות הנוכחית שלנו, הסטודנט/ית בפרויקט ישתמשו באלגוריתמים שפיתחנו על מנת להתאים את תבנית ההארה האופטימלית בהתייחס למטרת הדימות והמאפיינים הפיזיים של המטופל. הניתוח יהיה נומרי/סימולטיבי ובתקווה גם יודגם במעבדה. קורסי קדם:קדם - מבוא לאופטיקה מודרנית ואלקטרואופטיקה. עשויים לעזור אם יילקחו במקביל: אופטואלקטרוניקה התקנים ומערכות או סופר רזולוציה ומערכות דימות או דימות רפואי. מקורות:Y. Klein, A. Schori, I. P. Dolbnya, K. Sawhney, and S. Shwartz, "X-ray computational ghost imaging with single-pixel detector," Opt. Express 27, 3284-3293 (2019) |
|
306 What are the ultimate bounds on time and energy measurements? מהם החסמים המוחלטים על מדידות זמן ואנרגיהשם המנחה: ישמעאל דה-פאיווה הרקע לפרויקט:תורת הקוונטים מציבה חסמים הדוקים על מדידות של משתנים פיזיקליים מסויימים, בין השאר על מדידות מדוייקות של זמן ואנרגיה. אנו שואפים למצוא חסמים חדשים ושיטות מדידה חדשות שיאפשרו לשפר את החיישנים הקיימים. מטרת הפרויקט:ההישג המצופה הוא מציאת חסם הדוק על מדידות זמן ואנרגיה תוך שימוש בשעונים קוונטיים. בשאיפה, נוכל גם למצוא כיצד החסמים האלו משתנים תחת תנאים של רעש ואיבודים, כמו גם שדות כבידתיים. תכולת הפרויקט:חישובים אנליטיים שמבוססים על חומר שלמדנו במכניקה קוונטית שימושית עם התאמות לבעיה הקיימת. קורסי קדם:קדם - מכניקה קוונטית שימושית. במקביל - חישוב קוונטי. מקורות:
|
|
307 Implementation of quantum algorithms on IBM's quantum computer מימוש של אלגוריתמים קוונטים באמצעות המחשב הקוונטי של IBMשם המנחה: מאהש ג'ייקודי הרקע לפרויקט:מחשבים קוונטיים מציעים הזדמנויות מרתקות לשיפור אלגוריתמים קלאסיים. חברות כמו IBM מציעות גישה של כל אחד מאיתנו למחשבים קוונטיים מרוחקים. אנו שואפים לנצל את המחשבים הקוונטיים האלה על מנת להריץ אלגוריתמים קוונטיים חדשים, למשל כאלה שמאפשרים לחשב במהירות חזקות גבוהות של פונקציות טריגונומטריות. מטרת הפרויקט:כתיבת אלגוריתם קוונטי לחישוב יעיל והרצתו על מחשב קוונטי מרוחק. תכולת הפרויקט:עבודה בשיתוף עם המנחה על מנת להפוך רעיון תיאורטי לקוד תוך שימוש בכלי פשוט של IBM שנקרא QISKIT. קורסי קדם:קדם - מכניקה קוונטית שימושית. במקביל - חישוב קוונטי. מקורות:Acasiete, F., Agostini, F.P., Moqadam, J.K. et al. Implementation of quantum walks on IBM quantum computers. Quantum Inf Process 19, 426 (2020). https://doi.org/10.1007/s11128-020-02938-5 |
|
308 Metasurfaces based optical filters פילטרים ספקטרלים מבוססי מטה משטחיםשם המנחה: תומר לוי הרקע לפרויקט:מטה משטחים הינם מבנים מהונדסים דו מיימדיים בעלי גודל אופיני הקטן מאורך גל של האור הפוגע ומאופינים בתכונות אופטיות ייחודיות אשר לא ניתן לקבל בעזרת חומרים טבעיים. כאשר אור פוגע במטה משטח נוצרת אינטראקציה חזקה שיכולה לשנות את התכונות האופטיות של החומר בצורה דרמטית. לדוגמא ניתן לתכנן מטה-משטח אשר עבורו תהיה למשל 100% העברה/החזרה או בליעה, פיזור בזווית אנומליות, מטה משטח אשר עובד כעדשה שטוחה ועוד. מטרת הפרויקט:מטרת הפרויקט היא לתכנן פילטרים ספקטרלים מתכווננים צרי סרט, המבוססים על מטה משטחים. הסטודנטים יחקרו את תכונות הפיזור והבליעה של ננו-אנטנות בודדות העשויות מחומרים שונים (מוליכים למחצה, חומרים דיאלקטריים), וגאומטריות שונות. משם יעברו הסטודנטים לתכנון מערכים דו מימדיים (מטה משטחים) ויחקרו את ביצועי הרכיב גם כתלול באור הגל של האור וגם כתגובה לפרמטרים חיצוניים כגון מתח/טמפ/לחץ ועוד. תכולת הפרויקט:לימוד תכונות פיזור ובליעה של חלקיקים קטנים מאורך גל. כתיבת קוד מטלאב/מתמטיקה או כלי אחר לחישוב תכונות הפיזור של חלקיקים. סימולציה של רכיבים דו מימדיים בעזרת תוכנה ייעודית וניתוח ביצועים. הסטודנטים יבצעו מדידות במעבדה של תכונות אופטיות של הרכיבים או של חומרים חדשים מהם מורכבים הרכיבים קורסים מומלצים:
מקורות:Bohren, Craig F., and Donald R. Huffman. Absorption and Scattering of Light by Small Particles / Craig F. Bohren, Donald R. Huffman. Wiley, 2004. |
|
309 Design and characterization of advanced silicon photonic filters תכנון ואיפיון מסננים מתקדמים על-גבי פוטוניקה בסיליקוןשם המנחה: Prof. Avi Zadok הרקע לפרויקט:קצב המידע המועבר במסדי נתונים גדל משנה לשנה באופן אקספוננציאלי. אי לכך, תקשורת אופטית חודרת בשנים האחרונות לשימוש בין שרתי מחשבים, בין לוחות וכרטיסים, ואף בין רכיבים שונים על-גבי אותו כרטיס. אין כל דרך אחרת להעביר את נפחי המידע הדרושים, ולו גם לטווח קצר. אי לכך, מערכות תקשורת אופטית מיושמות לצד מעגלים אלקטרוניים משולבים, בתחום הנקרא "פוטוניקה בסיליקון". הנושא הינו אחת הטכנולוגיות הקריטיות ביותר להמשך ההתפתחות של תחומי המחשוב והתקשורת. בפרט, קצב מידע גבוה מועבר בתקשורת אופטית באמצעות מספר ערוצים מקבילים, הנבדלים ביניהם באורכי הגל הנושאים שלהם. הערוצים מסוכמים ומופרדים באמצעות רכיבי ריבוב ומסננים מתאימים. הפרויקט יכלול תכנון ואיפיון מעבדתי של רכיבי סינון מתקדמים בעלי תגובת תדר רצויה. מטרת הפרויקט:מטרת הפרויקט הינה תכנון מפורט של מסננים להפרדת ערוצי תקשורת אופטית במעגלי פוטוניקה בסיליקון, ומדידה מעבדתית של תגובת התדר של רכיבים אלו. ייצור הרכיבים יתבצע במרכז הציוד של המכון לננו-טכנולוגיה על-ידי תלמידי תארים מתקדמים בקבוצת המחקר (ההכשרה בהפעלת ציוד היצור חורגת מהיקף הפרויקט). התוצר הסופי הינו מדידה ניסיונית, והשוואתה לתכנון תכולת הפרויקט:לימוד הנושא של מוליכי גלים בפוטוניקה בסיליקון. פתרון משוואות הגלים וניתוח מעבר האור בהתקן. לימוד עקרונות התכנון של מסננים פוטוניים, בכלים של עיבוד אותות ספרתי: אפסים וקטבים. הגדרת תגובת תדר ופונקציות תמסורת רצויות לרכיבי הפרדת ערוצים. תכנון נומרי מפורט של הרכיב. הכנת קבצים המיועדים לייצור. הכרת מערך המדידה הניסיוני לאיפיון מעגלים פוטוניים משולבים והציוד הנלווה אליו. רכישת מיומנות בשימוש ברכיבים ובמערך המדידה. איפיון נסיוני של הרכיבים שיוצרו על-פי התכנון. קיזוז ותיקון תגובת התדר של הרכיבים לפי הצורך. השוואה בין תכנון לביצוע. כתיבת דו"ח מסכם. קורסי קדם:תקשורת אופטית, שדות אלקטרו-מגנטיים, אותות ומערכות דרישות נוספות:רצוי מאוד לקחת את הקורס נושאים מתקדמים בתקשורת אופטית במקביל לביצוע הפרוייקט. רצוי לצפות בהרצאות הקורס "פוטוניקה בסיליקון" מתוכנית תארים מתקדמים (הקלטות זמינות לצפייה). מקורות:עבודת הדוקטורט של ד"ר דביר, מונק, בוגר הקבוצה. זמינה להורדה כאן: |
|
310 Optical fiber sensors of ionizing radiation חיישנים מבוססי סיבים אופטיים למדידת קרינה מייננתשם המנחה: Prof. Avi Zadok הרקע לפרויקט:מדידות קרינה מייננת הינן קריטיות עבור פעולתם התקינה של כורים גרעיניים ומתקנים אחרים לאנרגיות גבוהות. סיבים אופטיים סטנדרטיים הינם חיישנים יוצאים מהכלל: הם מאפשרים מדידות על-פני עשרות ק"מ, ניתנים לשילוב נוח בתוך תשתיות, חסינים בפני הפרעות אלקטרו-מגנטיות, וניתנים לשימוש גם באיזורים מסוכנים וללא אספקת אנרגיה. לבסוף, הסיבים מאפשרים מדידות מפולגות מבחינה מרחבית, אשר בהן כל מקטע של הסיב משמש כחיישן נפרד מתוך רשת. מדידות קרינה באמצעות סיבים אופטיים נחקרות ומיושמות מזה עשרות שנים. שיטות המדידה נסמכות רובן ככולן על השפעת הקרינה על הזכוכית ממנה עשוי הסיב. מטרת הפרויקט:מטרת הפרויקט הינה מדידות של השפעת קרינה מייננת על סיבים אופטיים סטנדרטיים ברגישות גבוהה ותוך אבחנה מרחבית גבוהה. יודגש כי הקרנת הסיבים נעשית במרכז למחקר גרעיני שורק, והסיבים מגיעים לבדיקה באוניברסיטת בר-אילן רק לאחר שאינם מקרינים בעצמם ואין בהם כל סכנה. העוסקים בנושא אינם נחשפים לקרינה או לכל סיכון אחר. לצד זאת, השפעת הקרינה על תכונות הסיב עצמו נותרת קבועה. תכולת הפרויקט:לימוד התקדמות האור בסיבים אופטיים. לימוד התכונות האלסטיות והתקדמות גלי קול אולטרה-סוניים בסיבים אופטיים. לימוד הנושא של אינטראקציה ויחסי גומלין בין גלי אור וקול. חישובים אנליטיים ונומריים של גלי אור וקול בסיבים והשפעות הגומלין ביניהם. הקמת מערך מדידה מעבדתי לאיפיון מקטעי סיב. מדידת מספר מקטעים שנחשפו לרמות קרינה שונות. ניתוח התוצאות. הערכת מנגנוני רעש ומגבלות. הערכת רגישות השיטה וכושר האבחנה המרחבית. כתיבת דו"ח מסכם. קורסי קדם:תקשורת אופטית, שדות אלקטרומגנטיים, נושאים מתקדמים בתקשורת אופטית מקורות:עבודת הדוקטורט של ד"ר יוסף לונדון, בוגר הקבוצה. זמינה להורדה כאן: |
|
311 Remote biomedical sensing for vital bio signs based upon laser illumination חישה ביו רפואית מבוססת תאורת לייזר לחישה משופרת של פרמטרי חיות בסיסייםשם המנחה: זאב זלבסקי הרקע לפרויקט:מדובר על טכנולוגיית חישה חדשנית המבוססת על ניתוח שינויים זמניים-מרחביים של תבנית פיזור אור לייזר מרקמה ביולוגית. על בסיס פיזור זה נבחנת יכולת חישה של פרמטרים ביו רפואיים מרחוק. תבניות הפיזור הנוצרות עקב התאבכות עצמית של אור הלייזר ניקראות ספקלס. אלו תבניות אקראיות המשתנות בזמן כתלות בתהליכים הזמניים הקורים בתוך הרקמה הביולוגית. עי הפעלת ארכיטקטורה פשוטה של עיבוד תמונה המבוססת על קורלציה ניתן לשייך את השינויים המרחביים-זמניים של תבניות אלו עם ננו-רעידות המתרחשות ברקמה. מתוך ניתוח תבניות הננו-רעידות ניתן לבצע שערוך של פרמטרים בו רפואיים שונים הכוללים לחץ דם, מאפיני זרימת דם בכלי דם ועוד. מטרת הפרויקט:ביצוע ניסויים, איסוף וניתוח נתונים והשוואתם למדידות רפרנס ביו רפואיות תכולת הפרויקט:לימוד שיטת החישה, תוכנון ניסוי, ביצוע ניסוי, איסוף וניתוח תוצאות קורסי קדם:מבוא לאופטיקה דרישות נוספות:ידע נוסף יסופק ממאמרים אקדמיים מקורות:Z. Zalevsky, Y. Beiderman, I. Margalit, S. Gingold, M. Teicher, V. Mico and J. Garcia, "Simultaneous remote extraction of multiple speech sources and heart beats from secondary speckles pattern," Opt. Express 17, 21566-21580 (2009). |
|
312 Remote biomedical sensing based upon RADAR sensing behind walls חישה ביו רפואית מבוססת מכ"ם וגלי רדיו כדי לגלות פרמטרי חיות בסיסיים מאחורי קירותשם המנחה: אוהד משולם הרקע לפרויקט:מדובר על טכנולוגיית חישה חדשנית המבוססת על ניתוח שינויים זמניים-מרחביים של תבנית פיזור של קרינה אלקטרו-מגנטית המגיעה ממכ"ם והמפוזרת מרקמה ביולוגית של אדם הנימצא מאחורי קיר. תבניות הפיזור הנוצרות עקב התאבכות עצמית של אור הלייזר ניקראות ספקלס. אלו תבניות אקראיות המשתנות בזמן כתלות בתהליכים הזמניים הקורים בתוך הרקמה הביולוגית. עי הפעלת ארכיטקטורה פשוטה של עיבוד תמונה המבוססת על התמרות שונות המופעלות על תמונת הפיזורים ניתן לשייך את השינויים המרחביים-זמניים של תבניות אלו עם מיקרו-רעידות המתרחשות ברקמה. מתוך ניתוח תבניות הרעידה שיש לאדם הנימצא מאחורי הקיר, ניתן לבצע שערוך של פרמטרים בו רפואיים שונים הכוללים פעימות לב, נשימות ועוד. בגלל שקרינת המכ"ם חודרת קירות החישה הביו רפואית מבוצעת גם ללא קו ראיה ישיר לנימדד. מטרת הפרויקט:פיתוח יכולות חישת פרמטרים ביו רפואיים מאחורי קירות תכולת הפרויקט:ביצוע ניסויים בשתפ עם תעשייה בטחונית, איסוף וניתוח תוצאות קורסי קדם:מבוא לאופטיקה דרישות נוספות:לא נידרש מקורות:N. Ozana, R. Bauer, K. Ashkenazy, N. Sasson, A. Schwarz, A. Shemer and Z. Zalevsky, “Demonstration of a Speckle Based Sensing with Pulse Doppler Radar for Vibrations Detection,” Sensors 18(5) (2018). |
|
313 Incorporation of AI and ML algorithms in remote biomedical sensing שילוב יכולות של בינה מלאכותית ואלגורימי לימוד מכונה בחישה ביו רפואיתשם המנחה: זאב קלאוזנר הרקע לפרויקט:מדובר על טכנולוגיית חישה חדשנית המבוססת על ניתוח שינויים זמניים-מרחביים של תבנית פיזור אור לייזר מרקמה ביולוגית. על בסיס זה ניבחנת יכולת חישה של פרמטרים ביו רפואיים מרחוק. תבניות הפיזור הנוצרות עקב התאבכות עצמית של אור הלייזר ניקראות ספקלס. אלו תבניות אקראיות המשתנות בזמן כתלות בתהליכים הזמניים הקורים בתוך הרקמה הביולוגית. במסגרת הפרויקט ניבנה אלגוריתם לימוד מכונה שילמד את מאפיני תבנית הפיזור וידע לקשר אותה לננו-רעידות המתרחשות ברקמה. מתוך ניתוח תבניות הננו-רעידות ניתן לבצע שערוך של פרמטרים בו רפואיים שונים הכוללים לחץ דם, מאפיני זרימת דם בכלי דם ועוד. אלגוריתמיקת למידת המכונה שתופעל פה תבוסס על רשתות ניורונליות. מטרת הפרויקט:לשפר דיוק וחזרתיות של המדידה עי שילוב אלגוריתמי למידת מכונה חדשניים תכולת הפרויקט:איסוף תוצאות, פיתוח אלגוריתם במטלב והפעלתו ע הנתונים שיאספו והפקת מסקנות חישה קורסי קדם:קורסי למידת מכונה דרישות נוספות:מבוא לאופטיקה מקורות:Zeev Kalyuzhner, Sergey Agdarov, Aviya Bennett, Yafim Beiderman, and Zeev Zalevsky, "Remote photonic sensing of blood oxygen saturation via tracking of anomalies in micro-saccades patterns," Opt. Express 29, 3386-3394 (2021) |
|
314 Development and testing of fiber drawing system and for fabrication of in-fiber photonic devices פיתוח מערכת אופטית למשיכת סיבים ולייצור התקנים פנים סיביים עבור עיבוד פוטונישם המנחה: משה סינואני הרקע לפרויקט:במעבדה פותחה יכולת של יצירת התקנים בתוך סיב עי בניית preform מתאים וחימומו תוך הפעלת מנועי משיכה. תוכנת בקרה השולטת בצורה מבוקרת על תהליך החימום ומהירות ועוצמת המשיכה קובעת את שטח החתך של ההתקן הפנים-סיבי שמיוצר. מחקר בפרויקט זה כולל הבנה בתוכנת בקרה ושליטה ממחשב, הבנה אופטית והבנה של תהליכי תרמו-מכאניים בזכוכית מטרת הפרויקט:יש לקדם הפרויקט במציאת נקודות הפעלה אופטימליות ובייצור התקנים תכולת הפרויקט:טיפול במערכת הבקרה, ביצוע ניסויים ואופטימיזציה של נקודת העבודה, בנייה ובדיקת התקנים קורסי קדם:מבוא לאופטיקה דרישות נוספות:קורסים בבקרה ובעיבוד אות מקורות:R. Aharoni, L. Bidani, M. Sinvani and Z. Zalevsky, “Initiatory concept of localized CO2 laser based tapering rig for realization of in-fiber devices,” Optics Engineering 51(7), 075002 (2012). |
|
315 Pump-probe based photonic super resolution approach for failure analysis of silicon wafers and integrated circuitry מימוש שיטה פוטונית חדשנית של סופר רזולוציה לניטור תקלות בשבבי סיליקון במיקרו אלקטרוניקהשם המנחה: משה סינואני הרקע לפרויקט:בתחום של ניתוח כשלים במעגלי מיקרו אלקטרוניקה ניסרקים שבבי הסיליקון עי מיקרוסקופ אופטי תוך הפעלת שני קרני אור. הקרן האחת המכונה probe היא בתחום הניראה שניבלע הסיליקון ומייצר נושאי מטעם חופשיים. הקרן השנייה המכונה pump היא באינפרא אדום קרוב שבמצב רגיל לא ניבלע בסיליקון אבל כתוצאה מיצירת האלקטרונים החופשיים, קרן זו מקבלת הפסדים ופיזורים הגורמים להצרות הכתם שנוצר. כך שבצמב של סריקת שבב הסיליקון עי שתי הקרניים בו זמנית אפשר למפות שת השבב ברזולוציה מרחבית גבוהה מאוד המתאימה למה שנידרש כדי למפות התקני ננו-אלקטרוניקה כנידרש באפליקציית ניתוח כשלים. הפרויקט כולל שימוש בתכונה לא לנארית אופטית הקורת בסיליקון לצרכי סופר רזולוציה ויישום יכולת זו לאפליקציית ניתוח כשלים במעגלים משולבים מטרת הפרויקט:לקדם את השיטה ולהבשילה, הדגמת יכולות סופר רזולוציה תת אורך גל תכולת הפרויקט:ביצוע ניסויים אופטיים וניתוח התוצאות במטלב קורסי קדם:מבוא לאופטיקה מקורות:H. Pinhas, O. Wagner, Y. Danan, M. Danino, Z. Zalevsky and M. Sinvani, “Plasma dispersion effect based super-resolved imaging in silicon,” Opt. Exp. 26, 25370-25380 (2018). |
|
316 Incorporation of fiber-based water leakage detector שילוב סיבים אופטיים לניטור נזילות מים מצינורותשם המנחה: יפים ביידרמן הרקע לפרויקט:במעבדה בוצע פיתוח של סנסור פוטוני המבוסס על סיב אופטי מיוחד שהדגים יכולת ראשונה לניטור נזילות של מים מצינור ומדידת שינויי ספיקה. יש רצון להרחיב יכולות אלו למדידה יותר נרחבת של ניטור צינורות מים. עיקרון הפעולה של סנסור הסיב הפוטוני כולל הזרקת אור דרך סיב מרובה מודים ומדידת שינוי בבניות ההתאבכות של המודים בינן לבין עצמם ביציאת הסיב. תבניות התאבכות אלו קשורות במעוותים שונים הנוצרים בסיב החישה ויכולים להעיד על מצב של נזילה בצנרת בה סיב החישה הותקן. ניתוח תבניות האור כולל הן ניתוח קלאסי והן הפעלה של אלגוריתמיקת למידת מכונה ובינה מלאכותית. מטרת הפרויקט:הרחבת יכולות חישה פוטוניות עי סיב מיוחד לצורך מדידה יותר נרחבת של ניטור צינורות מים תכולת הפרויקט:ביצוע ניסויים במערכת אב הטיפוס הקיימת. איסוף מדידות וניתוחן קורסי קדם:מבוא לאופטיקה דרישות נוספות:קורסי עיבוד אות מקורות:A. Bennett, Ye. Beiderman, S. Agdarov, Ya. Beiderman, R. Hendel, B. Straussman and Z. Zalevsky, “Monitoring of vital bio-signs by analysis of speckle patterns in fabric-integrated multimode optical fiber sensor,” Opt. Exp. 28(14), 20830-20844 (2020). |
|
317 Machine learning approach for computing optical properties of photonic structures שימוש בלמידת מכונה לחישוביות של מבנים פוטוניםשם המנחה: בוריס דסיאטוב הרקע לפרויקט:אופטיקה משולבת היא פלטפורמה טכנולוגית מבטיחה לשימושים רבים בתקשורת אופטית ,חישוביות אופטית, חישה ואופטיקה קוונטית. תיכנון של התקנים ומערכות אופטיות דורש משאבים חישוביים רבים ולכן במשך תקופה ארוכה הושקעו מאמצים רבים לפתח יכולות של אופטמזציה עבור חישובים וסימולציות אופטיות. למידה חישובית היא כלי חדש ומתקדם בעל פוטנציאל אדיר שניתן להשתמש בו למטרות רבות ומגוונות של אופטימיזציה. אנו נרצה לפתח כלים שימושיים המבוססים על למידת מכונות לצורך תיכנון ואופטמזציה של מבניים פוטונים. מטרת הפרויקט:פיתוח ושימוש בכלים נומריים המבוססים על טכנולוגיית למידה חישובית לצורך חישוב ואופטמזציה של מבניים אופטיים. תכולת הפרויקט:בפרויקט הסטודנטים ישלבו ויישמו טכניקות של למידה חישובית לצורך שימושים שונים לביצוע סימולציות ואופטמזציה של פרמטרים עבור מבנים אופטיים שונים כגון מוליכי גלים ומהודים אופטיים . קורסי קדם:מבוא לאופטיקה, מיקרו-גלים קווי תמסורת ומערכות דרישות נוספות:לייזרים,ננו-פוטויקה, אופטו-אלקטרוניקה מקורות:Ma, W., Liu, Z., Kudyshev, Z.A. et al. Deep learning for the design of photonic structures. Nat. Photonics 15, 77–90 (2021). https://doi.org/10.1038/s41566-020-0685-y |
|
318 Design and simulations of a tunable Arrayed Waveguide Grating (AWG) תכנון וסימולציה של רכיב מולטיספקטרלי המבוסס על מערכים של מוליכי גלים שריגי מתכוונןשם המנחה: בוריס דסיאטוב הרקע לפרויקט:הגדלת רוחב פס להעברת אינפורמציה על גבי תשתיות הקיימות מהווה אתגר בתקשורת אופטית. אחד הפתרונות האפשריים הוא שימוש ברכיבים ספקטרליים שונים להעברת האינפורמציה במקביל. אנחנו מפתחים רכיבים לפיצול של סיגנלים אופטיים לפי אורך גל שלהם (צבע). המטרה של הפיתוח היא תכנון וחקר ביצועים של רכיבים הנ''ל ושילוב שלהם במערכות אופטיות. מטרת הפרויקט:תכנון ופיתוח רכיב מתכוונן לפיצול ספקטרלי של סיגנל אופטי בפלטפורמה של אופטיקה משולבת לצורך תקשורת ועיבוד סיגנלים אופטיים. תכולת הפרויקט:בפרויקט הסטודנטים יפתחו ויבצעו חקר נומרי של רכבים אופטיים מתכווננים לצורך פיצול סיגנלים מולטי ספקטרליים לרכיבים ספקטרליים שונים. הניתוח של הרכיבים משלב סקירת ספרות ,סימולציות נומריות וחקר השפעת הפרמטרים השונים על ביצועים של ההתקנים. קורסי קדם:מבוא לאופטיקה, מיקרו-גלים קווי תמסורת ומערכות, תקשורת אופטיית דרישות נוספות:ננו-פוטויקה, אופטו-אלקטרוניקה מקורות:
|
|
319 Multimode fiber modes analyzing ניתוח מודים גבוהים בסבי מולטימודשם המנחה: שרה מאיר הרקע לפרויקט:כל אלומה שמתקדמת בסיבי מולטימוד מתפרקת למודים למודים השונים שמרכיבים אותה ומבצעת ערבוב בין המודים. שימוש בסיבי מולטימוד ושליטה בערבוב בין המודים השונים יכול לאפשר הגדלת רוחב הסרט ברשתות תקשורת פי 100. כאשר המודים השונים מעוררים באמצעות מערכי סיבים הבעיה היא שלצורך השליטה הזו אנו חייבים להבין את התנהגות המודים הלא לינארית. בפרויקט זה נחקור את הדינמיקה הלא לינארית של סיבים מטרת הפרויקט:סיבי מולטימוד מכילים מספר מודים גבוה ומאפשרים להעביר מידע רב יותר בסיבים קיימים. אנו מעוניינים לקחת סיבי מולטימוד ולהצליח לנתח את הדינמיקה המודלית בסיבים. איך מודים מסויימים מתקדמים, כמה הם יציבים, והאם ניתן להשתמש בהם להעברת מידע. בפרויקט הזה נשתמש בעיבוד תמונה לצורך מציאת הדינמיקה של המודים השונים הפרויקט הזה יוביל להבנה עמוקה של ההתנהגות הלא לינארית של פולסים בסיבי מולטימוד תכולת הפרויקט:תכנות וביצוע ניסויים במעבדה קורסי קדם:אופטיקה ולייזרים מקורות:
|
|
320 Simulation and theory of fluorescence mediated by a finite diffuser סימולציה ותיאוריה של פלואורוסנציה מתווך מפזר סופישם המנחה: Gilad Yahav הרקע לפרויקט:שימוש בצבענים פלואורסצנטיים לשם אבחון בעומק רקמה חיה מוגבל בשל כמות צבען נמוכה הנדרשת משיקולי בטיחות, ובשל הפיזור הגבוה ברקמה. השימוש בצבענים בעלי פליטה בתחום האדום ואינפרה אדום משפר את ישימות השיטה, אולם עדיין היעילות האופטית מאוד נמוכה. הבנת השפעות הפיזור על הסיגנל הפלואורסצנטי חשובה מאוד כדי להתגבר על מגבלה זו. לאחרונה נמדדה תופעה של ירידה אקספוננציאלית בעוצמה פלואורסצנטית כפונקציה של עובי הרקמה מעל הצבען. אולם חסר ביטוי אנליטי שיסביר תופעה זו. מטרת הפרויקט:בפרויקט זה יפתחו הסטודנטים ביטוי אנליטי לירידת העוצמה הפלואורסצנטית כפונקציה של מקדם הפיזור המופחת ועובי השכבה מעל הצבען של החומר המפזר. תכולת הפרויקט:בפרויקט, הסטודנטים יפתחו את משוואת ה RTE המתארת התנהגות פיזור ברקמות, עבור המקרה של צבען פלואורסצנטי בעל תכונות ידועות, תוך התחשבות בעובי התווך ובתכונותיו האופטיות. לאחר פתרון המשוואה, הסטודנטים יכתבו סימולציות MATLAB שמתארות את התווך המפזר ואת מעבר העוצמה הפלואורסצנטית דרכו כפונקציה של עובי הרקמה ותכונותיה. קורסי קדם:
Ankri, Rinat, et al. "Single-photon, time-gated, phasor-based fluorescence lifetime imaging through highly scattering medium." Acs Photonics 7.1 (2019): 68-79. |
|
321 Remote optical sensing of biomedical parameters by speckle patterns חישה אופטית של פרמטרים ביו-רפואיים בעזרת ניתוח תבניות ספקלשם המנחה: פרופ' זאב זלבסקי וגב' דורון דואדי הרקע לפרויקט:תבניות ספקל מתקבלות על ידי הארה בלייזר על משטח בעל תנודות מזעריות, כך שנוצרים כתמי אור המצולמים במצלמה מהירה. בעזרת שיטה זו ניתן להפריד ולעקוב אחר השינויים בתבנית האור המוחזר מהמשטח הנמדד ולנתח תנודות בנקודות מסוימות. ניתוח ספקטרלי של האזורים השונים מאפשר את מדידת תדירות הרטט מכל אזור והתאמתו לפרמטר הנמדד. עיבוד התמונות וניתוח הנתונים נעשה בעזרת תוכנת מטלב. טכניקת ניתוח תבניות ספקל שימושית לקבלת פרמטרים ביו-רפואיים. במעבדה של פרופ' זלבסקי ניתן למדוד דופק, לחץ דם, ריווי חמצן בדם, קרישות בדם, רמת גלוקוז, לחות, זיהוי מלנומה ועוד. מטרת הפרויקט:בפרויקט נלמד על טכניקת תבניות ספקל, נבנה מערכת אופטית מתאימה, נערוך ניסויים ומדידות על אנשים במצבים פיזיולוגיים שונים. תכולת הפרויקט:
קורסי קדם:
דרישות נוספות:
מקורות:
|
|
322 Substrate-based optical imaging הדמיה אופטית מבוססת משטחיםשם המנחה: Gilad Yahav הרקע לפרויקט:רוב שיטות המיקרוסקופיה מבוססות על אלמנטים אופטיים השולטים על האור הנכנס הפוגע בדוגמה ועל האור היוצא הנקלט בגלאי. מטרת הפרויקט:מטרת הפרויקט הינה תכנון, ייצור ואפיון משטחי זכוכית המצופים בשכבות דיאלקטריות דקות ומבנים ננו-מטריים שיהוו תחליף לאלמנטים האופטיים בשיטות מיקרוסקופיה שונות. לאחר מכן, הסטודנטים יבצעו הדמיה של דוגמאות מלאכותיות ודוגמאות ביולוגיות פשוטות. תכולת הפרויקט:ראשית, הסטודנטים יבצעו תכנון נומרי של המשטחים הננומטריים. לאחר מכן, הם ייצרו את המבנים בחדר הנקי ויאפיינו את הביצועים האופטיים שלהם במעבדה. לאחר השוואה בין התכנון המקורי והאיפיון הפיזיקלי של הרכיב המוכן, הסטודנטים יבדקו היתכנות לאופטימיזציה של תהליך הייצור. קורסי קדם:
מקורות:
|
|
323 Design and fabrication of waveguide for 1550nm on Silicon Substrate תכנון ויצירת מנחה גל, לאור באורך גל של 1550nm, על מצע סיליקון בעזרת קרן לייזרשם המנחה: פרופ' משה סינואני, מר נדב שבירו הרקע לפרויקט:פיתוח מנחה גל על סיליקון, מהווה בסיס לפיתוח התקנים אופטיים על שבב הסיליקון. מטרת הפרויקט:תכנון וייצור של מנחה גל לאור באורך גל של 1550nm, המשמש לתקשורת. התקשורת כיום מתנהלת בסיבים אופטיים, דהיינו העברת המידע למרחקים נעשית ע"י אותות של אור. טכניקה זו יעילה לאין ערוך לעומת השימוש בכבלי מתכת להעברת אותות חשמליים כפי שנעשה בעבר. לעומת זאת עיבוד האותות בשבבי הסיליקון נעשה עדיין ע"י אותות חשמליים. החזון הוא לפתח מעגלים מוכללים לפוטואלקטרוניקה. בעשור האחרון התפתח תחום חדש העוסק בפיתוח הממשקים של סיבים אופטיים לשבבי סיליקון שנקרא Silicon Photonics . תחום זה כולל גם פיתוחים של התקנים אלקטרואופטיים על מצע של סיליקון. תכולת הפרויקט:יצור מנחה גל על מצע סיליקון בעזרת קרן לייזר. איפיון ההתקן קורסי קדם:
דרישות נוספות:
מקורות:
|
|
324 Parameters for new computerized tapering rig for drawing various core optical fiber איפיון פרמטרים להפעלת מגדל חדש מבוקר מחשב למשיכת סיבים בעלי ליבות שונות.שם המנחה: פרופ' משה סינואני, מר נדב שבירו הרקע לפרויקט:אנו מפתחים מערכת למשיכת סיבים אופטיים עם ליבות שונות כאשר חמום הגלם נעשה ע"י קרן לייזר CO2. מטרת הפרויקט:הפרוייקט המוצע הוא חלק מפרוייקט גדול יותר של תיכנון ובניית מערכת למשיכת סיבים אופטיים בעלי מעטפת סיליקה (SiO2) עם ליבה של סיליקון (Si). המערכת הוזמנה בחברה חיצונית על פי תכנון שלנו. הפרויקט יתרכז באיפיון הפרמטרים להפעלת המערכת עם הבקרה הממוחשבת שלה במעבדה שלנו והפעלתה. תכולת הפרויקט:לימוד התכונות התרמיות הן של הסיליקון והן של הזכוכית בתחום הטמפרטורות שבתהליך המבוצע בטמפרטורה של כ- .1600 ºC הכרת הפרמטרים הפיזיקליים הן של הסיליקה והן של הסיליקון. לימוד התכונות של המצלמה התרמית המשמשת כחיישן טמפרטורה לבקרת התהליך וקביעת הפרמטרים הפרמטרים הפיזיקליים שיש להזין בתכנה. החימום של הגלם למשיכת הסיב נעשה ע"י לייזר CO2. התוצר הסופי יהיה משיכת סיב עם ליבת סיליקון. קורסי קדם:
דרישות נוספות:
מקורות:
|
|
325 Vital Signs Detection Behind Barrier using Speckle of RF Radiation with Android Cellphones חישת אותות חיים מאחורי קיר בתדרי RF בהפעלת Android Cellphone ואלגוריתמיקת ספקלשם המנחה: פרופ. זאב זלבסקי, אוהד משולם הרקע לפרויקט:הניסוי מוצע לסטודנטים במסלול אלקטרו-אופטיקה בשנה ד', משלב חומרה, תוכנה ואלגוריתמיקה באלקטרו-אופטיקה. מאפשר למידה בתחומי עיבוד אות, זיהוי בעזרת אלגוריתמיקת ספקל, הפעלת WiFi של מקמ"ש סלולרי דרך מערכת הפעלה מבוססת אנדרואיד.בניית סט-אפ לניסוי זיהוי מאחורי קיר בחדר סמוך במתארים שונים, של מספר נבדקים, במנחים שונים, עם וללא נשימה, בתנועה ובמצב סטאטי, ובניית ממשק תוכנה לבניית data-base של הקלטות מטרת הפרויקט:בשלב ראשון תדרש הקמת המערכת ויכולת הפעלה בתרחיש בסיסי ללא קיר והקלטת הנתונים. בשלב השני הסטודנטים יבצעו עיבוד המידע ויוכיחו זיהוי תדרי נשימה ודופק של הנבדקים. בשלב שלישי, ניתן יהיה להמשיך את הפרויקט לשנה נוספת בהתבסס על הקמת המערכת וממשקי ההפעלה, ולהרחיב את הניסוי למתארים שונים כנ"ל ובהוספת קיר, יבנה דאטה-בייס נרחב של ניסויים בתרחישים שונים, אותם יצליבו עם תוצאות הרפרנס. ביצוע כיול המערכת ויכולת זיהוי בתרחישים אלו תכולת הפרויקט:
קורסי קדם:
דרישות נוספות:
מקורות:
|
|
326 Bottom layer absorption coefficients extraction from two-layer phantoms based on crossover point in diffuse reflectance חילוץ מקדמי הבליעה של שכבה תחתונה מפנטומים דו-שכבתיים המבוססים על נקודת הצלבה בהחזר מפוזרשם המנחה: דרור פיקסלר הרקע לפרויקט:Numerous optical imaging and spectroscopy techniques are used to study the tissue-optical properties; the majority of them are limited in information regarding the penetration depth. A simple, safe, easily applicable diagnostic technique is required to get deeper tissue information in a multilayer structure מטרת הפרויקט:A fiber-based diffuse reflectance (DR) technique is used to extract and quantify the bottom layer absorption coefficients in two-layer (2L) tissue-mimicking solid phantoms. We determine the Indian black ink concentrations in a deep-hidden layer that is sandwiched between agar and silicone-based phantom layers תכולת הפרויקט:A fiber-based DR experiment was performed to study the optical properties of the tissue at higher penetration depth, with different fiber core diameters and a constant numerical aperture (0.5 NA). The optimal core diameter of the fiber was chosen by measuring solid phantoms. In 2L phantoms, the thickness of the top layer was kept 5.5 mm with a constant absorption and reduced scattering coefficients (μa = 0.045 mm−1 and μs = 2.622 mm−1), whereas the absorption coefficients of the bottom layers were varied from 0.014 to 0.037 mm−1 keeping the μs 0 the same as the top layer. A unique crossover point (Cp) was found in the DR intensity profile against distance. We examined the slope before and after the Cp. These two slopes indicate the difference between the optical properties of the top and bottom layers. Our technique got further verification, as we successfully determined the Cp with different Indian black ink concentrations, placed at the junction between the agar and silicone-based phantom layers קורסי קדם:
מקורות:
|
פרויקטים נוספים מומלצים |
|
101 Developing a system for rapid and highly sensitive detection of viruses פיתוח מערכת לזיהוי וירוסים במהירות גבוהה וברגישותשם המנחה: עמוס דניאלי הרקע לפרויקט:זיהוי מהיר, רגיש וספציפי של זיהומים ויראליים הוא אתגר ידוע בעולם הדיאגנוסטיקה. פלאבי-וירוסים (flaviviruses), כגון וירוס הזיקה, הנילוס מערבי, והדנגה גורמים לתחלואה אנדמית ואפידמית ברחבי העולם. בדיקות המזהות את החלבונים או הרנ"א של הוירוס בדם נחשבות מאוד רגישות וספציפיות. עם זאת, הפלאבי-וירוסים נעלמים ממחזור הדם מספר ימים לאחר הופעת הסימפטומים, ולכן בדיקות אלו יעילות רק לזמן מוגבל. לעומת זאת, בדיקות סרולוגיות המזהות את מרכיבי מערכת החיסון כנגד הוירוס, אינן מוגבלות לזמן בו הוירוס נוכח בדם, אך נחשבות לבעלות רגישות וספציפיות נמוכה. בדיקות אלו גם בעיתיות עקב תגובה בלתי ספציפית לוירוסי המשפחה השונים (קרוס ראקטיביות). על מנת להפחית את הקרוס ראקטיביות נעשה שימוש בחלבון הספציפי non-structural 1 (NS1) כאנטיגן למשיכת נוגדנים כנגד הוירוס (במבחנים סרגולוגיים), וכן כחלבון מטרה (במבחני אנטיגן). על אף השיפור הניכר בהפחתת הקרוס ראקטיביות, שימוש בחלבון NS1 גרם לירידה ברגישות הבדיקות. על מנת לשפר את הטיפול במטופלים יש צורך בפיתוח כלים רגישים יותר. לאחרונה פיתחנו מערכת דיאגנוסטיקה מאוד רגישה הנקראת Magnetic Modulation Biosensing (MMB). השתמשנו במערכת זו על מנת לזהות נוגדני IgM ו-IgG כנגד וירוס הזיקה בסט קטן של דגימות קליניות מחולים ישראלים שחזרו מאזורים אנדמיים לזיקה. התוצאות שהתקבלו הראו רמת רגישות של 88% למבחני IgM ו-97% רגישות למבחני IgG, 100% ספציפיות לשני המבחנים, ו- 0-4% קרוס ראקטיביות לוירוס הנילוס המערבי ולדנגה, תוצאות אלו טובות בהרבה מהיכולת של הבדיקות הסרולוגיות הקיימות בשוק. מטרת הפרויקט:אנו נפתח בדיקות כמותיות לזיהוי חלבוני NS1 ונוגדנים כנגד הפלאבי-וירוסים השונים. הזיהוי יבוצע תוך שימוש בפלטפורמת ה-MMB, ואנליזה של ספריות גדולות של נוגדנים ודוגמאות קליניות. תכולת הפרויקט:לימוד הפעלת המערכת האופטית לזיהוי וירוסים, ביצוע ניסויים לבדיקת הקיט לזיהוי הנילוס המערבי או הדנגה. קורסי קדם:עקרונות וטכנולוגיות אופטיות לדיאגנוסטיקה במבחנה מקורות: |
|
106 Automation of super resolution sequencing אוטומאציה של ריצוף בסופר רזולוציהשם המנחה: אלכס גליק הרקע לפרויקט:במעבדה שלנו אנחנו חוקרים רקמות בעזרת טכנולוגיה חדשנית שמאפשרת לזהות מיליוני מולקולות במיקום המקורי שלהם ברקמה. כיום אנחנו מבצעים מחקרים העוסקים במחלת סרטן, אלצהיימר, עיוורון רשתית, אוטיזם ועוד. הטכנולוגיה מבוססת על זיהוי מיקום המולקולות בסופר רזולוציה, ע"י שימוש בכימיה ומיקרוסקופיה מתקדמת. כך ניתן ליצור מפות מולוקולריות מדויקות של אזורים שונים ברקמה. זיהוי המולקולות כולל סבבים של החלפת נוזלים ידנית וצילום במיקרוסקופ. הפעולה הידנית גורמת לתזוזה של הרקמה, ולקושי לחזור לצלם את אותם אזורים רלוונטיים ברקמה. בנוסף זה גורם לזמני תפעול ארוכים ובזבוז משאבי כוח אדם. מטרת הפרויקט היא לתכנן ולבנות מערכת זרימה (מיקרופלואידית) שתאפשר אוטומציה של שלבי הפעולה תחת המיקרוסקופ. מטרת הפרויקט:אוטומציה על ידי מערכת זרימה מיקרופלואידית תאפשר זיהוי מדויק של מיקומי המולקולות, קיצור זמני ניסוי משמעותיים ופעולה שוטפת ללא התערבות חיצונית. תכולת הפרויקט:הכרת מערכת המיקרוסקופיה ותוכנות האנליזה לצורך הבנה בסיסית של הפרויקט. חיבור הרכיבים השונים של המערכת יחדיו ויצירת קוד אשר יאפשר לכלל הרכיבים לעבוד יחדיו ובזמנים קבועים. קורסי קדם:מבוא לאופטיקה דרישות נוספות:מומלץ: הקורס מבוא לביולוגיה למהנדסים מקורות: |
|
109 The application of gold nanoparticles in anti-cancer treatments שימוש בננו חלקיקים מזהב לפיתוח טיפולים נוגדי סרטןשם המנחה: אלי ורון הרקע לפרויקט:שיטות רבות פותחו ונלמדו למציאת דרך חדשנית לטיפול בסרטן. אחת משיטות אלו לטיפול בגידולים סרטניים היא תרפיה פוטודינאמית. הצורך בפיתוח של ננו חלקיקים כמערכות הובלה של תרופות לגידולים סרטניים וביניהם תרופות שמשמשות לטיפול הפוטודינאמי הולך ומתגבר. נשתמש בקומפלקס שפותח במעבדה של ננו חלקיקי זהב שמחוברים לתרופה פוטודינאמית בתאי סרטן ונבחן את התאים לאחר שילוב של טיפולים נוגדי סרטן על ידי הקרנות בלייזר. מטרת הפרויקט:מטרת הפרויקט היא לבחון את הטיפול הפוטודינאמי והטיפול התרמי לאחר שימוש בקומפלקס של ננו חלקיקי זהב שקשורים לתרופה. לשם כך, נגדל תאים סרטניים, נבחן את התאים לאחר קליטת החלקיקים בתאים, נבצע טיפול אנטי סרטני בתאים ונאבחן את התאים לאחר הטיפול (כימות התאים, מורפולוגיה). תכולת הפרויקט:
קורסי קדם:ביולוגיה למהנדסים דרישות נוספות:ידע מוקדם בImage J ו-Matlab יתרון מקורות:Cai, Weibo, Ting Gao, Hao Hong, and Jiangtao Sun. "Applications of gold nanoparticles in cancer nanotechnology." Nanotechnology, science and applications 1 (2008): 17. |
|
201 Physical analysis of terahertz quantum cascade laser structures אנליזה פיזיקאלית של מבני לייזרי קסקדה קוונטים לתחום הטרה הרץשם המנחה: אסף אלבו הרקע לפרויקט:לייזרי קסקדה קוונטיים מבוססי גליום ארסנייד הינם המקור היעיל ביותר לקרינת טרה-הרץ. עם זאת, טמפרטורת העבודה של לייזרים אלה מוגבלת ואינה עולה על 200 קלווין. בשל כך כדיי להפעיל את לייזרי הקסקדה הקוונטיים לתחום הטרהרץ נדרש לקרר אותם לטמפרטורות נמוכות סביב 150 קלווין. כדיי לקרר יש צורך לצמד את הלייזרים למקרר המקשה על אינטגרציה של מקורות הקרינה אלה במערכות אלקטרואופטיות. הפרויקט יעסוק בחקר הביצועים של מבני לייזרי קסקדה קוונטיים לתחום הטרהרץ במטרה להבין את מנגנוני הפעולה שלהם ולאפשר מבנים איתם יהיה אפשר לעבוד בטמפרטורת החדר. מטרת הפרויקט:במהלך הפרויקט הסטודנטים יחקרו את ביצועיהם של מבנים שונים של לייזרי קסקדה קוונטים לתחום הטרה-הרץ בעזרת תוכנה ייעודית (נקסט-ננו). לאחר השוואה של הפרמטרים הפיזיקאליים של מספר מבנים שונים, הסטודנטים ימליצו על מבנים חדישים הצפויים לתת ביצועי טמפרטורה משופרים. תכולת הפרויקט:בעזרת תוכנה ייעודית (נקסט-ננו) הסטודנטים יבצעו סימולציה של מספר מבנים של לייזרי קסקדה קוונטיים לתחום הטרה-הרץ וייחלצו מהסימולציה של המבנים פרמטרים כמו עקומות זרם-מתח וספקטרום של ההגבר של הלייזר במתחים וטמפרטורות שונות. קורסי קדם:83-244 יסודות התקני מוליכים למחיצה דרישות נוספות:הכירות עם תוכנת מטלאב. כישורי מחשב וסימולציה. מקורות: |
|
202 Analysis of nitride-based terahertz quantum cascade lasers חקר לייזרי קסקדה קוונטים מבוססי ניטרידים לתחום הטרה הרץשם המנחה: אסף אלבו הרקע לפרויקט:טמפרטורת העבודה של לייזרי קסקדה קוונטיים מבוססי גליום ארסנייד מוגבלת ואינה עולה על 200 קלווין. אחד הגורמים מגבילים הינה האנרגיה הנמוכה ליצירת פונונים בחומר זה. בגליום ניטריד לעומת זאת אנרגיה זו גבוהה פי שלוש מזו של גליום ארסנייד. בשל כך נחזה שלייזרי קסקדה קוונטיים מבוססי גליום ניטריד יוכלו לעבוד בטמפרטורת החדר. הפרויקט יעסוק בחקר הביצועים של מבני לייזרי קסקדה קוונטיים מבוססי גליום ניטריד לתחום הטרהרץ במטרה לאפשר מבנים איתם יהיה אפשר לעבוד בטמפרטורת החדר. מטרת הפרויקט:במהלך הפרויקט בעזרת תוכנה ייעודית (נקסט-ננו) הסטודנטים יחקרו את ביצועיהם של מבנים שונים של לייזרי קסקדה קוונטים מבוססי גליום ניטריד לתחום הטרה-הרץ. לאחר השוואה של הפרמטרים הפיזיקאליים של מספר מבנים שונים, הסטודנטים ימליצו על מבנים הצפויים לתת ביצועי טמפרטורה טובים. תכולת הפרויקט:בעזרת תוכנה ייעודית (נקסט-ננו) הסטודנטים יבצעו סימולציה של מספר מבנים של לייזרי קסקדה קוונטיים מבוססי גליום ניטריד לתחום הטרה-הרץ וייחלצו מהסימולציה של המבנים פרמטרים כמו עקומות זרם-מתח וספקטרום של ההגבר של הלייזר במתחים וטמפרטורות שונות. קורסי קדם:83-244 יסודות התקני מוליכים למחיצה דרישות נוספות:הכירות עם תוכנת מטלאב. כישורי מחשב וסימולציה. מקורות: |
|
114 Quantitaive Phase Microscopy מיקרוסקופיה פאזה כמותיתשם המנחה: Aryeh Weiss r הרקע לפרויקט:Biological specimens are usually thin and difficult to image without staining or specialized methods. However, it is possible to reconstruct high contrast phase images by acquiring 3 or more simple brightfield images at different focal planes. This is called quantitative phase imaging (QPI). It enables acquisition of high quality images using a simple brightfield microscope. מטרת הפרויקט:The goal of this project is to implement QPI on a brightfield microscope. תכולת הפרויקט:The student(s) will need to study the original papers to learn the theory of QPI. They will need to understand how microscopes create images, and implement the codes in MATLAB. They will also need to port the codes to the FIJI/ImageJ environment. קורסי קדם:Any 3rd year student who is motivated to self-learning is suitable. דרישות נוספות:MATLAB and Python programming experience, and knowing how to use an object oriented API, will be very helpful. This project is very suitable for a student in the dual EE/physics program. מקורות:
|
|
115 Developing implantable device for monitoring neuronal activity by an optical method פיתוח רכיב מושתל לניתור פעילות עיצבית על ידי סיגנל אופטיתשם המנחה: טל בן עוליאל הרקע לפרויקט:Interfaces for monitoring large populations of neurons are of great importance for a better understanding of the brain, and for the development of potential therapeutics in pathological conditions. Many efforts have been devoted to the development of platforms for exploring neuronal activity. The common approach is detection of the electrical signal of the cells. Multi-electrode arrays of 2D substrates embedded with electrodes were fabricated for extracellular recording or intracellular recordings.4 With recent advances in nanotechnology and materials, flexible electrodes for 3D implantation have been developed. However, sensors based on electrodes are needed to be wired, complicating their operation. Consequently, these devices enable electrical recording from a limited number of sites. In addition, intracellular recording is invasive, and may injure the cells. Calcium ions play a wide rule in the physiology and biochemistry of organisms, as a secondary messenger. In the nervous system, calcium ions control key functions in all types of neurons. Ca+2 waves promote release of neurotransmitters and enable neuronal communication. Hence, tracing Ca+2 by optical methods as calcium imaging is a complementary approach for neurons monitoring. מטרת הפרויקט:The purpose of the project is to develop an implemented opto-mechanic device for under-demand calcium imaging, based on silicon chip תכולת הפרויקט:
קורסי קדם:
דרישות נוספות:ידע במטלב או תוכנה דומה יתרון מקורות:
|
|
414 VisualVoice: Audio-Visual Speech Separation with Cross-Modal Consistency הפרדת דוברים תוך שימוש בוידאו-אודיו שם המנחה: מרדכי מוראדי הרקע לפרויקט:Human speech is rarely observed in a vacuum. For examples: Amidst the noisy din of a restaurant, we concentrate to parse the words of our dining partner; watching a heated presidential debate, we disentangle the words of the candidates as they talk over one another; on a Zoom call we listen to a colleague while our children chatter and play a few yards away. resented with such corrupted and entangled sounds, the human perceptual system draws heavily on visual information to reduce ambiguities in the audio and modulate attention on an active speaker in a busy environment. Automating this process of speech separation has many valuable applications, including assistive technology for the hearing impaired, improvement of Automatic Speech Recognition(ASR) systems, or better transcription of spoken content in noisy in-the-wild Internet videos (Speech to Text). מטרת הפרויקט:This project proposes a multi-task learning framework to jointly learn audio-visual speech separation and cross-modal face-voice embeddings. This approach leverages the complementary cues between lip movements and cross-modal speaker embeddings for speech separation. The embeddings serve as a prior for the voice characteristics that enhances speech separation. תכולת הפרויקט:
The project will be implemented in Pytorch קורסי קדם:
דרישות נוספות:
מקורות:
|
|
242 Designing an Image-Sensor Array for Hardware-Implemented Neural Network Applications תכנון מערך גלאים לאפליקציות של רשת נוירונים חומרתיתשם המנחה: יובל ניניו הרקע לפרויקט:הפרויקט יתבסס על רכיב בשם WBCAPD שתוכנן במסגרת עבודת תזה במסלול ננו-אלקטרוניקה. רכיב זה, שהודגם באופן תיאורטי וסימולטיבי בלבד, הינו רכיב פוטואלקטרי בעל מספר טרמינלים אשר מציג יכולת לחלק את הזרם הפוטואלקטרי שנוצר בו באופן יחסי בין אותם טרמינלים. יחס חלוקת הזרם נקבע על פי ערכי מתח המופעלים על כל אחד מן הטרמינלים ומשמשים כמשקולות לחלוקה. מטרת הפרויקט:מטרת הפרויקט היא תכנון מערך גלאים, המבוסס על רכיב ה-WBCAPD, שיאפשר לבצע מדידות אמפיריות על הרכיב ולבדוק את פעולתו במעבדה, במטרה להדגים את הערך היישומי של הרכיב בכלל ובאפליקציות של רשת נוירונים חומרתית בפרט. תכולת הפרויקט:במהלך הפרויקט הסטודנטים יתכננו מעגלים חשמליים בשימוש בתוכנת virtuoso, חלקם על מנת לייצר קישוריות ישירה בין רכיבי ה-WBCAPD, וחלקם על מנת לאפשר מדידה ותקשורת עם מערך ה-WBCAPD. תכנון המעגלים יתבצע ברמת המודל (בשימוש ב-schematic), ובנוסף ברמה הפיזית (בשימוש ב-layout). קורסי קדם:
דרישות נוספות:
מקורות:
|
