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新的激光技术实现微型化学传感器并开发微米级微芯片激光检测

作者:亚洲365bet 发布时间:2019-11-05 10:48
大多数激光器只发射一种颜色的激光。也就是说,激光器为所有光子发射相同的波长。
然而,一些激光发出更复杂的光。
如果激光器由许多不同的频率组成,则等间隔的频率分量,例如梳子,被称为“频率梳”。
频率梳是检测各种化学产品的绝佳工具。
由维也纳科技大学(TUWien)开发的激光系统创造了一系列等间隔频谱(来源:TUWien)。根据维也纳大学的报告,维也纳技术大学(TUWien)是一种特殊类型的激光,目前用于狭窄空间(毫米化学实验室)的化学分析。
这项新技术使得可以在一个正在申请专利的单芯片上以非常简单和可靠的方式创建频率梳。
该研究发表在Nature Photonics上。
获得诺贝尔奖的频率梳“频率梳”已经存在多年,并获得了2005年诺贝尔物理学奖。
负责研究项目的本尼迪克特施瓦茨解释说:“最令人兴奋的是制造带有两个频率梳的光谱仪相对容易。
与声波一样,频率相似的两个音调产生节奏频率。您还可以在不同频谱之间使用节奏频率。
使用这种新方法开发毫米级的微化学实验室,无需移动部件。
“TUWien频率梳是使用量子级联激光器制作的。
这些特殊激光器是由不同层组成的半导体结构。
当电流通过结构时,激光器发射红外范围内的光。
可以通过调整层结构的形状来控制光的特性。
本文的第一作者Johannes Hillbrand解释说:“我们可以控制量子级联激光器使用特定频率的电信号发射一系列耦合光频率。
“这种现象让你想起摆动架中的摆动。你可以以正确的频率摆动脚手架,而不是推动摆动,并以特定的连接模式移动所有的摆动。”
“我们技术的最大优势是频率梳的坚固性,”Benedikt Schwarz说。
如果没有这项技术,激光对温度波动和不可避免的干扰非常敏感,例如将一些光线反射回激光器。
正如施瓦茨所说:“我们的技术易于实施,在困难的环境中非常实用。
基本上,我们需要的部件可以在每部手机上找到。
指纹量子级联激光器在红外范围内产生频率梳的事实是重要的,因为许多最重要的分子在该频率范围内更容易被光检测到。
“在医疗诊断中发挥重要作用的各种空气污染物和生物分子吸收非常特定的红外频率。
这通常被称为分子的分子指纹,“Johannes Hillbrand解释说。
“因此,当测量哪些红外频率被气体样品吸收时,我们可以准确地确定气体中所含材料的类型。
“实施微芯片激光测量”我们的系统非常强大,因此我们的系统绝对优于所有其他频率梳技术。激光系统的小型化很容易实现,“Benedikt Schwarz说。我们的激光器不需要镜头。该系统不需要移动部件或光学绝缘体,因此所需的结构可以非常小。
整个测量系统可以安装在mm尺寸的芯片中。
“这意味着激光系统的应用范围将大大扩展。芯片安装在无人机上测量大气污染物,芯片安装在墙上,建筑物内的炸药被搜查你可以
该芯片还可用于医疗设备,通过分析空气中的化学物质来检测疾病。
这项新技术获得专利。
正如Benedikt Schwarz所说:“还有许多其他研究团队对我们的系统非常感兴趣。
我们希望该系统不仅可用于学术研究,还可用于日常应用。