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科学家将在智能手机中植入激光化学分析芯片

来源:退思

  发布:cici

关键词:智能手机 激光化学

2018-01-06

 俄罗斯和瑞士科学家已经开发出特殊环形谐振器中控制光的行为的新技术,这项技术能够创建高精度紧凑分析仪和化学实验室,科学家将研究文章发表在《自然物理》杂志(Nature Physics)之上。

“为什么我们需要这种设备呢?试想一下,一对这样的芯片将嵌入你的三星Galaxy 15手机。你对着它呼气,它就会告诉你得了什么病以及你呼吸的空气成分”,莫斯科俄罗斯量子中心科学主任兼莫斯科大学教授米哈伊尔·戈罗杰茨基指出。

2016年年初,米哈伊尔·戈罗杰茨基及其同事推出了一个紧凑型设备,光子芯片产生的激光束具有类似梳状的不寻常光谱,通常这种复杂、笨重且昂贵的系统适用于激光器。

“我们发现,即使是在一个非常小的光学谐振器中都可以自发发出非常稳定的脉冲,通过改建其中一个激光器来控制脉冲。同时,我们可以随时监测其属性,这非常便捷并且增加了系统的稳定性”,科学家解释道。

据物理学家介绍,其科学家小组研发的这项技术将这一设备缩小10万倍——科学家指出,这种类型的古典设备像电表箱一样大小,而其紧凑谐振器的体积却小于1立方厘米。

令科学家和工程师感兴趣的是,这种梳状光谱能从射频光谱将信号转换到光学范围,反之亦然,这将有助于将GPS接收器、钟表、光谱仪和天文仪器的精度提高数倍。通过激光器的帮助创建了光学的频率梳技术,约翰·霍尔和特奥多尔·亨施共同被授予了2005年诺贝尔物理学奖。

这一设备的基体就是所谓的微谐振腔,简单来说就是由透明材料氮化硅或氟化镁组成的圆形磁盘或圆圈,其中光束按照圆圈移动,再从其侧壁反射。在一定条件下,连续波转换成一组非常短的脉冲——给出稳定梳光谱的孤立波。

戈罗杰茨基指出,国际科学小组利用无线电工程中使用的技术,已经成功改善这种装置的操作,学习监控内部光脉冲的行为,并控制它们的运动。

这使俄罗斯和瑞士科学家在避免无限光环脉冲运动干涉的同时,达到了非常高的信号频率。俄罗斯量子中心已经学会制作高质晶体微谐振腔。瑞士科学家已经使用了这些微谐振腔,并给予了非常高的评价。

除化学分析之外,这样的光学频率梳技术及其生产的谐振器可以用来创建轨道观测台和其他卫星紧凑仪器,因为其他卫星的尺寸和能量需求无法安装普通的激光装置。