侵权投诉
当前位置:

OFweek激光网

激光组件与材料

正文

微型环形激光传感器

导读: 日前,美国成功开发比针尖小的环形激光传感器。能精确探测单个病毒、形成云的微尘颗粒以及空气中的污染物。

  日前,美国成功开发比针尖小的环形激光传感器。能精确探测单个病毒、形成云的微尘颗粒以及空气中的污染物。改变传感器中的“增益介质”,还能用于探测水中甚至血液中的微粒。

  回音廊式激光传感器

  当科学研究深入到纳米领域,由于目标太小难以精确计量,会让实验变得难以控制。近日,由美国华盛顿大学科学家开发出的微型激光传感器是属于一种回音廊式共振传感器,由硅玻璃制造。工作原理就像英国圣保罗大教堂里著名的回音廊,一边的人对着廊壁说话,另一边的人就能听到。但与回音廊不同的是,这种传感器共振的不是声波而是光波。

  激光器由底座支起一个“频率衰减模”(环路中激光发射的模式或形状),两束激光以相同频率、相反方向围绕环形光路传播。模场中有一个“短暂尾迹”透过环表面,探测着周边环绕的介质。当一个微粒落在激光环上,就会使一个光模中的能量分散到另一个光模中,从而使两个光模的共振频率略有不同,使光模发生分裂,一束激光就分裂为频率不同的两束,将它们导入光电探测器,会由于频率的不同而产生一种“打击频率”,从而分别测得两束激光的频率。

  “由于微型传感激光器是用溶胶的方法在硅晶片生产,增益介质很容易改变,所以能大量生产。”论文第一作者、华盛顿大学圣路易斯分校电学与系统工程系研究生何丽娜(音译)说,“人们可以选择性地混合稀土离子,加入四乙氧基硅烷溶液、水或盐酸,加热它们直到变得黏稠,然后旋转覆盖在硅晶片上,退火后清除溶剂,就形成了完整的非结晶玻璃。再用蚀刻方法把薄薄的玻璃膜制成硅光盘,在下面用硅柱支撑。最后,通过激光退火处理,使粗糙的硅光盘变成光滑的环形共振腔。”

  主动共振胜于被动

  在早期的研究中,研究小组用普通的玻璃环作为波导,实验模分裂,并使入射光获得增益。但这种环路是被动的,外部激光必须用昂贵的可调激光,才能涵盖检测模分裂所要求的频率范围。

  新型共振传感器本身就是一个微型激光器,而不仅仅是外部激光的共振腔。虽然也用玻璃制成,但掺杂了稀土原子作为“增益介质”。当外部光源达到激发态时,共振环就开始以自身更纯的频率发射激光。

  “用于感测的光是共振器本身从内部产生,所以比被动式传感器更加纯净。如果光不纯,就无法看到微小的频率变化。但主动传感激光器只有一个频率,是真正的窄线宽,所以它更加敏感。”领导该研究的该校电学与系统工程副教授杨兰(音译)说,“新型激光环的敏感性比原来被动传感器要高出好几个数量级,有效分辨率达到1纳米。环路传播的方式也让整个系统更加简单融洽。现在你只需一个光源来激发光介质,因此能用上一种廉价的激光二极管,而不是昂贵的可调激光。”

1  2  下一页>  
声明: 本文由入驻OFweek公众平台的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

我来说两句

(共0条评论,0人参与)

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

OFweek品牌展厅

365天全天候线上展厅

我要展示 >
  • 激光工程
  • 研发工程
  • 光学工程
  • 猎头职位
更多
文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号