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德国卡尔斯鲁厄理工学院开发了一种新型光学谐振器——法布里-珀罗谐振器
2021-12-09    来源:电子元件技术  浏览次数:
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德国卡尔斯鲁厄理工学院(Karlsruhe Institute of Technology,KIT)开发了一种新型光学谐振器,用于追踪纳米颗粒在空间中的运动。

纳米颗粒在我们的环境中无处不在:室内空气中的病毒、人体内的蛋白质、或作为电子新材料的组成部分、或在表面涂层中。然而,这些微小颗粒的可视化可能是个问题:因为它们是如此之小,以至于通常无法在传统的光学显微镜下被观察到。

德国卡尔斯鲁厄理工学院的研究人员开发了一种新型谐振器,利用该谐振器,他们不仅可以检测纳米颗粒,还可以确定它们的特性并追踪其空间运动。他们在Nature Communications上介绍了所开发的极其灵敏且紧凑的探测器——一种新型法布里-珀罗(Fabry-Pérot)谐振器。

法布里-珀罗微腔器件和测量信号。a)微腔及其与具有直接激光写入(DLW)结构(黄色)的玻璃卡套集成形成微流控通道的示意图。b)微流控器件的照片。c)微腔传输信号T/T0的示例。

传统的显微镜可以放大微小结构或物体的图像。然而,由于纳米颗粒的尺寸非常小,几乎不吸收或散射光线,因此它们仍然是不可见的。另一方面,光学谐振器加强了光与纳米颗粒之间的相互作用:通过在两个镜子之间反射光线数千次,它们将光线困在一个小空间内。

如果被困的光场中有一个纳米颗粒,那么该颗?;嵊牍夥⑸Т蔚南嗷プ饔?,从而可以测量光强度的变化??ǘ孤扯蚶砉ぱг何锢硌芯克腖arissa Kohler博士评论道:“由于光场在空间的不同点具有不同的光强度,因此我们可以得出关于纳米颗粒在三维空间中的位置信息?!?br/>
这款新型法布里-珀罗谐振器使纳米颗粒的运动可见。不仅如此,她还补充道:“当纳米颗粒在水中时,它会和水分子发生碰撞,水分子由于热能而向任意方向运动?!?br/>
她说:“由于受到撞击,纳米颗?;峤幸恢终鸩硕?。我们现在也能理解这种布朗运动了。使用这款光学谐振器不仅可以探测该颗粒是否在光场中,还能追踪纳米颗粒的空间运动?!?br/>
此外,基于光纤的新型法布里-珀罗谐振器(其中高反射率镜子位于玻璃光纤的端面上)开启了从三维运动推导粒子流体动力学半径(即周围水化层的厚度)的可能性。

这很重要,因为它改变了纳米颗粒的特性。Kohler说:“例如,由于水化层的存在,纳米颗粒仍然可以被检测到,如果没有这个壳层,它就太小了?!钡鞍字驶蚱渌锬擅卓帕V芪У乃阋部赡芏陨锕滩跋?。

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