"Det är som en liten ugn."

Ingenjör Ming Han beskriver en av hans lags nyaste bedrifter:en laseruppvärmd, fiberoptisk apparat med kiseltapp som kan närma sig 2, 000 grader Fahrenheit, går från rumstemperatur till 300 grader i bråkdelar av en sekund.

Och med "liten, "Han betyder mikroskopisk-en tiondel av en millimeter i diameter, ungefär tjockleken på ett pappersark.

Enhetens uppvärmningskapacitet kan användas i sammanhang som sträcker sig från övervakning av växthusgaser till förberedande prover för biologisk forskning till produktion av mikrobubblor för medicinska eller industriella applikationer. Det fungerar också som en termometer vars prestanda vid extrem värme skulle göra det möjligt att övervaka temperaturen i de krävande miljöerna hos motorer och kraftverk, Sa Han.

"Vi har en elegant sensorstruktur med en mycket effektiv uppvärmningsmekanism, "sa Han, docent i el- och datateknik. "I andra enheter, värmeelementet och det temperaturkännande elementet är i allmänhet två olika element. Här, Vi har integrerat båda i samma lilla struktur. "

Designen utvecklades från Han:s tidigare arbete med en fiberoptisk temperatursensor lämplig för oceanografi. Liksom den nya designen, den sensorn innehöll en mikroskopisk kiselpelare fäst vid slutet av fiberoptiken-flexibla glassträngar som överför ljussignaler vid extrema hastigheter. Men limet som limmade kisel och fiberoptik skulle mjukna vid ungefär 200 grader Fahrenheit, begränsa dess användning vid högre temperaturer.

"Då fick vi ett genombrott, "Sa Han.

Efter att åter ha bundit fiberoptik- och kiselpelaren med lim, laget använde en extremt varm båge av elektrisk ström-i huvudsak en ihållande blixt-för att smälta ihop en annan fiberoptisk sträng med motsatt sida av pelaren. Processen mjukade samtidigt upp limet på andra sidan och lossade den ursprungliga fiberoptiska strängen, lämnar bara den nyligen sammansmälta enheten.

Därifrån, Hans team matade två våglängder ljus genom fiberoptiken-en en 980-nanometer laser som absorberas av kisel, den andra en 1550-nanometer våglängd som passerar genom den.

Eftersom den absorberade lasern producerar värme, dess fjärrstyrda effekt dikterar enhetens temperatur. Under tiden, de bredare våglängderna som kommer in i kislet reflekteras delvis av pelarens två ändar och börjar störa varandra. Dessa störningsmönster förändras med kiselns temperatur, gör deras avläsningar till en exakt och lyhörd termometer.

Han och meddesigner Guigen Liu, en postdoktor inom el- och datateknik, sa att enhetens förmåga att generera ett brett våglängder inom det nära till långt infraröda området kan vara särskilt användbart för att detektera gaser baserat på hur de interagerar med dessa vågor. Och förmågan att mäta och justera dess temperatur, Han sa, ger enheten en funktionell mångsidighet oöverträffad av befintliga mikrovärmare.

"Vi har fortfarande mycket att göra för att göra det bättre, "sa han." Men det här är en mycket lovande teknik som har många spännande applikationer. "