锗制成的微谐振器。这些可能对你的未来产生比你想象的更大的影响。资料来源：NTNU

如果有一个小工具可以在短时间内检查出你是否患有COVID或流感--或者它甚至可以在不知不觉中发现你有糖尿病，那会怎么样？该设备可以在你不需要去看医生或实验室的情况下找出这一切。

这项技术可能在几年内成为现实，电气工程师是一些使创造这种小工具成为可能的人，它包含一个被称为耳语走廊模式微谐振器的关键部件。

新技术正在提供更好的光学传感器，这对电子产品很重要，包括利用光分析化学品的设备。

"我们已经为长波红外光谱建立了最低损耗的耳语廊模式微谐振器。因为长波红外光谱提供了关于化学品的明确信息，它为传感应用提供了新的可能性，"NTNU电子系统系的研究员任丁丁说。

任丁丁和他的同事们已经开发了一种新的耳语廊模式的微谐振器--它可以将某些波长的光储存在谐振中更长的时间。

"我们的微谐振器比以前的长波红外光谱要好100倍左右，"Ren说。

"他说："它可以比以前的版本保留光的时间长100倍，这放大了里面的光场，使非线性过程更容易，例如频率梳的产生。

Ren和他的同事为开发一整套纳米加工工艺以制造微谐振器做出了贡献。他们的成果最近发表在《自然通讯》上。

开辟了巨大的机会

更有效地将光波储存在光谱的红外部分，对于几种类型的新技术来说是个好消息，特别是对于粒子传感和光谱化学鉴定，即分析气体或液体样本以检查病毒和细菌以及其他你可能拥有的有害物。

新的微谐振器意味着科学家可以利用这些设备开发长波红外光谱中的宽带频率梳。那么这些可能是什么呢？

频率梳是激光灯，其光谱由一系列离散的、等距的频率线组成。这些可以在不同的地方找到，例如在你的GPS、原子钟以及电话和电脑中使用的光纤设备中。如果在长波红外光谱上有一个宽带频率梳，该技术也为同时分析几种化学品打开了大门。

"当涉及到长波红外光谱的测量时，该技术仍处于初始阶段。但我们的改进使我们有可能在不久的将来实时识别几种不同的化学品，"Ren说。

这种光谱机已经存在，但它们非常大，而且非常昂贵，只有医院和大型预算机构才能负担得起。其他稍微简单的机器可能能够分析一些化学品，但不能同时分析许多化学品--与新技术可能实现的情况不同。

Ren与美国圣母大学的David Burghoff教授和他的同事密切合作。

"任正非说："这个领域的竞争很激烈。

新的微谐振器是用锗元素制成的。这种材料可能听起来很奇特，但它早在1947年就被用于世界上第一个晶体管，当时硅还没有占领这个市场。

今天，锗经常被用于传感器和红外相机的光学镜头，因此它既不特别稀有也不昂贵。当理论要被推向市场时，这些也是优势。

到底什么是微谐振器？

微谐振器是一种光学腔体，可以在一个非常小的体积内储存光场。它们可以做成赛道或圆盘的几何形状，但它们通常是微尺度的，类似于一根头发的厚度。光在微谐振器内绕圈行进，因此光场被放大了。

"我们可以将微谐振器与伦敦圣保罗大教堂的耳语长廊中的声音所发生的情况相比较，"Ren说。

这个椭圆的长廊产生了一个著名的现象。你可以在它的一端窃窃私语，房间另一端的人可以听到你的声音，尽管他们通常不会在这个距离上听到你。声波被房间和墙壁的形状所放大，这就是光波在微共振器中的表现。

"我们承诺，我们将开发一个更好的微共振器，我们已经成功了，"Ren说。

Bjørn-Ove Fimland和Astrid Aksnes都是NTNU电子系统系的教授，他们在这一过程中提供了建议。

"Aksnes说："我们现在可以在光谱的长波红外范围内（8-14微米，或微米）进行测量，这为在成像和检测、环境监测和生物医学应用方面的使用提供了许多可能性。

"许多分子在中波红外范围（2-20微米）有基本振动带，即所谓的'分子指纹区'。通过在这一波段的测量，我们实现了更高的灵敏度，"她说。

本文由光电查搜集整理，未经同行评议，请自行判断可信度。仅供学习使用。