用于光学应用的更好的微环传感器 _生活百科

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光学传感是光学科学最重要的应用之一。它在天文学，环境科学，工业和医学诊断中起着至关重要的作用。
尽管用于光学传感的方案种类繁多，但它们都具有相同的原理：要测量的数量必须在系统的光学响应上留下“指纹” 。指纹可以是其透射，反射或吸收。这些影响越强，系统的响应越强。
虽然这在宏观层面上运行良好，但测量微小的微观量会导致弱响应，这是一项具有挑战性的任务。研究人员已经开发出技术来克服这一困难并提高其设备的灵敏度。其中一些技术依赖于复杂的量子光学概念和实现，确实证明是有用的，例如在LIGO项目中感应引力波。其他基于在称为光学谐振器的微小盒子中捕获光的其他人已成功地检测微粒子和相对大的生物成分。
尽管如此，检测小纳米粒子和最终单个分子的能力仍然是一个挑战。目前的尝试集中于一种称为微环或微型共振器的特殊类型的光捕获装置 - 这些增强了光与待检测分子之间的相互作用。然而，这些装置的灵敏度受其基本物理学的限制。
在“ 物理评论快报 ”上发表的文章“感知具有优异表面以结合灵敏度与稳健性”，来自密歇根理工大学，宾夕法尼亚州立大学和中佛罗里达大学的物理学家和工程师提出了一种新型传感器。它们基于特殊表面的新概念：由特殊点组成的表面。
异常敏感检测的特殊要点
为了理解特殊点的含义，可以考虑一个只有两个弦的假想小提琴。通常，这种小提琴只能产生两种不同的音调 - 这种情况对应于传统的光学谐振器。如果一根弦的振动可以改变另一根弦的振动，使得声音和弹性振荡仅产生一个音调和一个集体弦运动，则系统具有异常点。
表现出特殊点的物理系统非常脆弱。换句话说，任何小的扰动都会大大改变它的行为。该功能使系统对微小信号高度敏感。
“尽管有这样的承诺，特殊的基于点的传感器同样增强的灵敏度也是他们的致命弱点：这些设备对不可避免的制造误差和不希望的环境变化非常敏感，”物理学副教授Ramy El-Ganainy说道。灵敏度需要在之前的实验演示中巧妙地调整技巧。
“我们目前的提议通过引入一个在以前的工作中报告具有相同增强灵敏度的新系统来缓解大多数这些问题，同时对大多数不可逆转的实验不确定性具有很强的抵抗力，”论文的第一作者齐忠说。目前正在密歇根理工大学攻读博士学位的研究生。
【用于光学应用的更好的微环传感器】虽然微环传感器的设计不断完善，但研究人员希望通过改进设备，看似微小的光学观测将产生很大的影响。