En illustration av vågledaren i en flödescell tillsammans med ett absorptionsspektrum av 4 % acetylen mätt genom vågledaren. Laserstråle med 2566 nm våglängd kopplas med en objektivlins in i vågledaren som är innesluten i en flödescell med kontrollerad atmosfär. Det överförda ljuset samlas in med hjälp av en detektor och den inspelade absorptionssignalen är försedd med ett känt referensspektrum för att bestämma luftbegränsningsfaktorn. Ett strålspektrum i ett fritt utrymme för en stråle som passerar genom samma men tomma cell visas som referens. Grafinsatsen markerar att en 7 % starkare absorptionssignal erhålls med vågledaren än med friutrymmet, vilket betyder starkare ljus-analyt-interaktion. Upphovsman:Marek Vlk, Anurup Datta, Sebastián Alberti, Henock Demessie Yallew, Vinita Mittal, Ganapathy Senthil Murugan, Jana Jágerská
Optiska vågledare upphängda i luft kan slå laserstrålar i lediga utrymmen i ljusanalytinteraktion även utan komplex dispersionsteknik. Detta fenomen förutsades för mer än 20 år sedan, men har aldrig observerats i experimentet.
I en ny artikel publicerad i Ljusvetenskap och applikationer , ett team av forskare, ledd av professor Jana Jágerská från Institutionen för vetenskap och teknik, UiT Norges arktiska universitet, och arbetskamrater har tagit fram en mitten-infraröd fristående optisk vågledare med fast kärna som driver ljusinteraktionen med den omgivande luften utöver vad som har rapporterats fram till nu:107 % interaktionsstyrka jämfört med den för en fri-rymdstråle har visats .
"Den tunna vågledarens guidade läge liknar en stråle i fritt utrymme:den är starkt avlokaliserad och färdas främst i luften. Men, på samma gång, den är fortfarande bunden till chipet och kan styras längs en fördefinierad t.ex. spiralvågledare. "
Detta är en betydande prestation ur grundforskningens perspektiv men också ett viktigt steg mot praktiska tillämpningar inom gasavkänning på chip. Tack vare den höga luftbegränsningen i det guidade läget, vågledaren förbättrar inte bara ljus-analyt-interaktionen, men det guidade ljuset upplever också minimal överlappning med det massiva vågledarkärnmaterialet. Detta innebär att det guidade läget endast störs marginellt av material- eller strukturfel, som undertrycker oönskad förlust, spridning eller reflektioner. Vågledaren levererar därför överföring nästan fri från falska etalonkanter, som är av yttersta vikt för tillämpningar inom spårgasspektroskopi.
"Den främsta mördaren för precision hos TDLAS -instrument är [spektral] fransar, och integrerade nanofotoniska komponenter producerar vanligtvis mycket av dem. Våra marker är olika. De teoretiska reflektionerna över vågledarfasetterna är så låga som 0,1 %, och falska utkanter i överföringen undertrycks därför till under ljudnivån. "
Denna optiska vågledare passar därför mycket väl in i framtiden för framtida miniatyrspårgassensorer. Känsliga och selektiva integrerade sensorer baserade på de rapporterade vågledarchippen skulle inte bara minska skalan på befintliga spårgasanalysatorer, men också möjliggöra mikroliter avkänningsvolymer och distribution i distribuerade sensornätverk, som leder till nya applikationer inom miljöövervakning, biologi, medicin, samt industriell processkontroll.
