En internationell forskargrupp, ledd av forskare från Macquarie University, har utvecklat en världsförsta optisk fiberteknologi som kan hjälpa till att detektera ett brett utbud av gaser med oöverträffad känslighet, med potentiella tillämpningar som sträcker sig från andningsanalys till övervakning av luftkvalitet. Upptäckten, som har publicerats i tidskriften Optica , beskriver utvecklingen av en optisk fiberenhet som omfattar en osynlig infraröd laser kopplad till en ultrabredbandig superkontinuumgenerator – två element som forskare aldrig har lyckats kombinera till ett enda optiskt system tidigare.

"Den nya supercontinuum-teknologin som vi har utvecklat kan användas för att detektera en mängd gaser, inklusive metan, koldioxid och dikväveoxid – gaser som kan vara skadliga för människor i höga halter och få konsekvenser för klimatförändringar, " förklarade huvudforskaren Dr Darren Hudson från Macquarie University.

Under det senaste decenniet, forskare runt om i världen har arbetat för att skapa källor med hög ljusstyrka av infrarött ljus – en osynlig form av ljus som sitter strax bortom synligt rött ljus i spektrumet. Även om detta arbete har revolutionerat hur vi upptäcker och mäter ett häpnadsväckande antal molekyler, den nuvarande tekniken kräver fortfarande stora lasersystem, optiska laboratorieförhållanden, och en expertanvändare att använda. Detta nya fiberoptikbaserade system kommer att göra denna teknik mycket mindre och enklare att använda, sa Dr Hudson.

"Medan tidigare forskning har lett till ultrabredbandiga superkontinuumkällor, vi har lyckats klämma in den här tekniken i ett system som kan vara helt fiberintegrerat - kallat ett "helt fibersystem" - som skyddar den från yttre påverkan och gör den mycket lättare att använda i en rad vetenskapliga och medicinska situationer, inklusive att arbeta i tuffa miljöer."

För att uppnå det första "all fiber"-systemet, Forskare utvecklade först en ny sorts fiberlaser som avger infrarött ljus i extremt korta skurar (180 miljondelar av en nanosekund). De avfyrade sedan dessa laserpulser i en speciell typ av mikrotrådsfiber, utvecklat av medarbetare vid McGill University och Laval University i Kanada.

"Den resulterande superkontinuumprestandan hos den nya fiberoptiska tekniken matchar den bästa prestandan från stora lasersystem, men i ett paket som en dag kan få plats i din handflata, " sa docent Alex Fuerbach, medledare för forskargruppen som producerade studien, från Macquarie University.

Forskarna vill nu arbeta med samarbetspartners för att testa olika sätt tekniken kan användas.

"Eftersom det nya systemet skulle kunna detektera spårgaser i olika miljöer, vi hoppas kunna arbeta med andra grupper för att testa dess användning i dessa applikationer, som kan inkludera andningsanalys för tidig upptäckt av sjukdomar, miljöövervakning för utsläpp, övervakning av klimatförändringar och i industriella miljöer där fracking och gruvdrift äger rum, " avslutade A/Prof Fuerbach.