Strukturer som kallas optiska resonatorer fäller ljus vid vissa frekvenser. När miljön för en sådan resonator störs, dessa frekvenser skiftar, vilket gör att optiska resonatorer kan användas som sensorer. a, Hodaei et al. rapportera en sensor som består av tre ringformade resonatorer som är kopplade (röda pilar). Författarna använder guldvärmeelement både för att exakt ställa in sensorn och för att emulera störningar. b, Däremot, Chen et al. använd en enda toroidal resonator, och koppla ljus som rör sig medsols (blå pil) och moturs (gul pil). Författarna använder två fibertips för att ställa in sensorn och en annan typ av spets för att införa störningar. c, I konventionella sensorer, förändringen i frekvens som orsakas av en störning är direkt proportionell mot störningens styrka (grå linje). Hodaei et al. och Chen et al. visa att frekvensskiftet i deras avkänningsanordningar skalas med kubrot (röd linje) eller kvadratrot (blå linje) i störningsstyrkan, respektive. Detta leder till en dramatisk förbättring av skalningen av känsligheten hos sådana sensorer jämfört med konventionella enheter. Upphovsman:Mikael C.Rechtsman, Natur 548, 161–162 (10 augusti 2017) doi:10.1038/548161a
(Phys.org) - Två oberoende team som arbetar med forskning som syftar till att förbättra optisk avkänning har använt tekniker som involverar koppling av två eller flera ljuslägen så att deras lägen och motsvarande frekvenser sammanfaller, vilket resulterar i mer känslighet. I den första insatsen, ett team från Washington University i St. Lois och Otto-von-Guericke University Magdeburg, i Tyskland, ansluten tre traditionella sensorer för mer exakt inställning. I den andra insatsen, ett team från University of Central Florida och Michigan Technological University använde bara en resonator men kopplade ljus som färdades i båda riktningarna runt den. Båda lagen har publicerat artiklar som beskriver deras insatser och resultat i tidningen Natur . Mikael Rechtsman från Pennsylvania State University erbjuder en nyhet och visningar som beskriver optiska avkänningstekniker och det arbete som utförts av de två teamen i samma journalnummer.
Som Rechtsman noterar, optiska sensorer används i en mängd olika applikationer som involverar mycket små mekaniska vibrationer eller temperaturförändringar. De används också när man arbetar med nanopartiklar eller vid analys av biomolekyler. Alla sådana sensorer har ett enda problem, dock - deras prestanda begränsas av styrkan hos de störningar som studeras. I denna nya insats, båda forskargrupperna försökte övervinna denna begränsning genom att koppla ljusmetoder, tillåta dem att samlas - detta sker på platser som kallas "exceptionella punkter, "och de uppstår bara i så kallade hermitiska system. I sådana system, tidigare forskning har visat, fotonförlust är en huvudfunktion, till skillnad från konventionella system där motsatsen är sant. I vilket fall, resultatet är ökad känslighet, som, självklart, översätts till mer precision.
I den första insatsen, forskarna kopplade ihop tre ringformade sensorer och lade sedan till guldvärmeelement under dem för att finjustera sensorerna och efterlikna störningar. I den andra insatsen, forskarna använde bara en ringformad sensor men skickade ljus runt den i båda riktningarna (både medurs och moturs) samtidigt för att orsaka koalescens. Sedan, de använde en fiberspets för att finjustera sensorn och en andra spets för att orsaka störningar.
Båda teknikerna kommer med en avvägning, Rechtsman noterar, mellan finjustering och känslighet, och det återstår frågan om endera eller båda kan modifieras för att uppnå ännu högre känslighet.
© 2017 Phys.org
