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新型激光技术实现微型化学传感器,开拓毫米级微芯片激光检测|欧宝app

 


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本文摘要:多数激光器只升空一种颜色的激光,即激光器升空出有所有光子的波长完全相同。

多数激光器只升空一种颜色的激光,即激光器升空出有所有光子的波长完全相同。然而,也有升空更加简单光的激光器。如果激光器由许多有所不同频率、均匀分布间隔的频率分量构成,就像梳齿一样,被称作“频率巴利”。

频率巴利是检测各种化学物质的极致工具。维也纳技术大学(TUWien)研发的激光系统建构出有了一系列均匀分布间隔的频率光谱(图片来源:TUWien)据麦姆斯咨询报导,维也纳技术大学(ViennaUniversityofTechnology,全称TUWien)的这种类似类型的激光器目前被用作微小空间(毫米级化学实验室)的化学分析。

有了这项正在申请专利的新技术,频率巴利可实现在单个芯片上以非常简单而可信的方式创立。这项研究早已公开发表于《大自然·光子学》(NaturePhotonics)杂志。荣获诺贝尔奖的“频率巴利”频率巴利只不过已不存在多年,2005年的诺贝尔物理学奖就是授予给它的。

该研究项目负责人BenediktSchwarz说明说道:“最令人兴奋的是,用两个频率巴利生产光谱仪比较更容易。就像声波一样,两个频率相似的音调不会产生拍频,我们也可以利用有所不同频率光谱之间的拍频。我们就用于这种新方法,需要任何活动部件,构建在毫米尺寸研发微型化学实验室。

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”TUWien的频率巴利是用于量子级联激光器生产的。这些类似的激光器是一种由有所不同层构成的半导体结构。当电流通过该结构时,激光器不会收到红外范围内的光。

光的属性可以通过调整层结构的几何形状来掌控。该论文的第一作者JohannesHillbrand这样说明道:“在特定频率电信号的协助下,我们可以通过掌控量子级联激光器,让它们收到一系列耦合在一起的光频率。

”这种现象可以让我们误解到摆动架上的秋千:你可以通过以适合的频率摇晃脚手架来替换推展秋千,从而引发所有秋千以特定耦合模式转动。“我们技术仅次于的优势就是利用了频率巴利的鲁棒性,”BenediktSchwarz说道。没这项技术,激光器不会对如温度波动或光线等外界不可避免的阻碍十分脆弱,这些阻碍不会将部分光线光线返激光器。Schwarz说道:“我们的技术构建一起非常容易,因此即使在艰难环境中,它也很符合实际应用于。

基本上,我们必须的元件可在每部手机中寻找。”分子指纹量子级联激光器在红外范围内产生频率巴利的事实至关重要,这是因为许多最重要的分子在该频率范围内最更容易被光观测到。“各种空气污染物,以及在医学临床中扮演着最重要角色的生物分子,都会吸取十分特定的红外光频率。

这一般来说被称作分子的光学指纹,”JohannesHillbrand说明道。“因此,当我们测量气体样品吸取了哪些红外频率时,我们就能精确地辨别出有气体中所含的物质种类。

”构建微芯片激光测量“由于我们激光器的鲁棒性,因此我们系统与其他所有频率巴利技术比起具备决定性的优势:激光系统的微型化很更容易构建,”BenediktSchwarz说道,“我们的激光器需要透镜系统,需要移动部件,也不必须光学隔离器,因此适当结构可以做到的十分微小。整个测量系统可容纳于毫米尺寸的芯片上。”这就意味著很大地拓宽了激光系统应用于范围:可以把芯片放到无人机上,用作测量空气污染物;可以将芯片张贴在墙上,用作建筑物中搜索爆炸物的踪迹。

该芯片还可用作通过分析空气中的化学物质来检测疾病的医疗设备。这项新技术已申请人了专利。BenediktSchwarz说道:“有数许多其他研究团队对我们的系统十分感兴趣。

我们期望这个系统不仅需要用作学术研究,并且还能迅速用作日常应用于。


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