作者:   發(fā)布時(shí)間:2014/6/25 10:25:20   瀏覽次數(shù):2108

國內(nèi)新款微型環(huán)形激光傳感器

　　回音廊式激光傳感器

　　當(dāng)科學(xué)研究深入到納米領(lǐng)域，由于目標(biāo)太小難以精確計(jì)量，會讓實(shí)驗(yàn)變得難以控制。近日，由美國華盛頓大學(xué)科學(xué)家開發(fā)出的微型激光傳感器是屬于一種回音廊式共振傳感器，由硅玻璃制造。工作原理就像英國圣保羅大教堂里著名的回音廊，一邊的人對著廊壁說話，另一邊的人就能聽到。但與回音廊不同的是，這種傳感器共振的不是聲波而是光波。

　　激光器由底座支起一個(gè)“頻率衰減?！保ōh(huán)路中激光發(fā)射的模式或形狀），兩束激光以相同頻率、相反方向圍繞環(huán)形光路傳播。模場中有一個(gè)“短暫尾跡”透過環(huán)表面，探測著周邊環(huán)繞的介質(zhì)。當(dāng)一個(gè)微粒落在激光環(huán)上，就會使一個(gè)光模中的能量分散到另一個(gè)光模中，從而使兩個(gè)光模的共振頻率略有不同，使光模發(fā)生分裂，一束激光就分裂為頻率不同的兩束，將它們導(dǎo)入光電探測器，會由于頻率的不同而產(chǎn)生一種“打擊頻率”，從而分別測得兩束激光的頻率。

　　“由于微型傳感激光器是用溶膠的方法在硅晶片生產(chǎn)，增益介質(zhì)很容易改變，所以能大量生產(chǎn)?！闭撐牡谝蛔髡?、華盛頓大學(xué)圣路易斯分校電學(xué)與系統(tǒng)工程系研究生何麗娜（音譯）說，“人們可以選擇性地混合稀土離子，加入四乙氧基硅烷溶液、水或鹽酸，加熱它們直到變得黏稠，然后旋轉(zhuǎn)覆蓋在硅晶片上，退火后清除溶劑，就形成了完整的非結(jié)晶玻璃。再用蝕刻方法把薄薄的玻璃膜制成硅光盤，在下面用硅柱支撐。最后，通過激光退火處理，使粗糙的硅光盤變成光滑的環(huán)形共振腔。”

　　主動(dòng)共振勝于被動(dòng)

　　在早期的研究中，研究小組用普通的玻璃環(huán)作為波導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)?zāi)７至?，并使入射光獲得增益。但這種環(huán)路是被動(dòng)的，外部激光必須用昂貴的可調(diào)激光，才能涵蓋檢測模分裂所要求的頻率范圍。

國內(nèi)新款微型環(huán)形激光傳感器

　　新型共振傳感器本身就是一個(gè)微型激光器，而不僅僅是外部激光的共振腔。雖然也用玻璃制成，但摻雜了稀土原子作為“增益介質(zhì)”。當(dāng)外部光源達(dá)到激發(fā)態(tài)時(shí)，共振環(huán)就開始以自身更純的頻率發(fā)射激光。

　　“用于感測的光是共振器本身從內(nèi)部產(chǎn)生，所以比被動(dòng)式傳感器更加純凈。如果光不純，就無法看到微小的頻率變化。但主動(dòng)傳感激光器只有一個(gè)頻率，是真正的窄線寬，所以它更加敏感?！鳖I(lǐng)導(dǎo)該研究的該校電學(xué)與系統(tǒng)工程副教授楊蘭（音譯）說，“新型激光環(huán)的敏感性比原來被動(dòng)傳感器要高出好幾個(gè)數(shù)量級，有效分辨率達(dá)到1納米。環(huán)路傳播的方式也讓整個(gè)系統(tǒng)更加簡單融洽?，F(xiàn)在你只需一個(gè)光源來激發(fā)光介質(zhì)，因此能用上一種廉價(jià)的激光二極管，而不是昂貴的可調(diào)激光。”

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