Chip skala hög precision mätningar av fysiska mängder som temperatur, tryck och brytningsindex har blivit vanligt med nanofotonik och nanoplasmonisk resonanshålighet. Som utmärkta givare för att omvandla små variationer i det lokala brytningsindexet till mätbara spektralskift, resonanshålrum används i stor utsträckning inom en mängd olika discipliner, allt från bio-sensing och tryckmätare till atom- och molekylspektroskopi. Chip-skala mikroring och mikrodiskresonatorer (MRR) används i stor utsträckning för dessa ändamål på grund av deras miniatyriserade storlek, relativt enkel design och tillverkning, hög kvalitetsfaktor, och mångsidighet i optimeringen av deras överföringsfunktion.

Funktionsprincipen för sådana resonativa sensorer är baserad på övervakning av resonatorns spektrumberoende med mindre variationer i omgivningen (t.ex. olika typer av atomer och molekyler, gaser, tryck, temperatur). Trots flera viktiga prestationer, sådana optiska sensorer är fortfarande begränsade i deras prestanda, och deras miniatyrisering är mycket utmanande.

Nu, ett team från hebreiska universitetet i Jerusalem har visat en on-chip-sensor som kan upptäcka oöverträffade små frekvensändringar. Tillvägagångssättet består av två kaskade mikroresonatorer, med en som fungerar som avkänningsenhet och den andra spelar rollen som referens - vilket eliminerar miljö- och systemfluktuationer som temperatur och laserfrekvens.

"Här visar vi en rekordhög avkänningsprecision på en enhet med ett litet fotavtryck som kan integreras med standard CMOS-teknik, banar väg för ännu mer spännande mätningar som detektion av enstaka partiklar och hög precision med chipskaletermometri, "sade professor Uriel Levy, Direktör för Harvey M. Krueger Family Center för nanovetenskap och nanoteknik vid hebreiska universitetet i Jerusalem, och en fakultetsmedlem vid Institutionen för tillämpad fysik vid Rachel and Selim Benin School of Computer Science and Engineering.

Bland innovationerna som möjliggjorde denna utveckling är integrering av referensmätning med chipskala, och ett servosling-låsschema som översätter de uppmätta effekterna från den optiska domänen till radiofrekvensdomänen. Dessa gjorde det möjligt för forskarna att kvantifiera sina systemfunktioner med hjälp av väletablerad RF-teknik, t.ex. frekvensräknare, spektrumanalysatorer, och atomnormer.