EPFL’deki araştırmacılar, bir kişinin nefesinde bulunan molekülleri tespit edebildiği gibi sera ve diğer gazları da tespit edebilen yeni bir orta kızılötesi ışık kaynağı buldular. Küçük bir valfı andıran kompakt sistem sadece iki parçadan oluşuyor: birkaç milimetre ölçen fotonik çip ve standart bir lazer. Araştırma, Nature Communications’da yayınlanan bir makalede ayrıntılı olarak açıklanmıştır.
Orta kızılötesi spektrum özellikle bilim insanları için kullanışlıdır, çünkü bu dalga boyu aralığında ışık, çevre ve insan sağlığı açısından önemli bir rol oynayan parçacıkları tespit edebilir. Ancak şimdiye kadar, kızılötesi lazer sistemlerinin karmaşık olmaları ve hasara eğilimli donanım içermeleri sebebiyle taşınması zor olduğu kanıtlanmıştır.
EPFL’deki araştırmacılar tarafından geliştirilen yeni teknoloji, ezber bozabilir. Ekip, piyasada satılan bir fiber lazer alıp orta-kızılötesi spektrumda ışık dalgalarını güvenilir bir şekilde üretmek için bir mikrometre dalga kılavuzu çiple birleştirdi. Daha sonra, bu ışık kaynağının potansiyelini göstermek için bir renksiz ve son derece yanıcı bir gaz olan asetilen varlığını ve konsantrasyonunu başarıyla tespit eden bir spektrometre eklediler.
Nasıl Çalışıyor?
Sistem, belirli bir dalga boyu aralığında ışık yayan kompakt ve bir fiber lazer kullanıyor. Işın, bir mikrometre (0.001 mm) boyunca ve yarım milimetre uzunluğunda içinden geçen ışığın frekansını değiştirebilen bir dalga kılavuzuna yönlendirilir. Sistem orta-kızılötesi spektrumda ışık üretir ve orijinal sinyal gücünün% 30’unu korur. Araştırmacılar, dalga kılavuzunun geometrisini ayarlayarak ışığın dalga boyunu bile ayarlayabilirler.
Makale yazarlarından biri olan Davide Grassani, “Bu cihaz verimlilik için yeni bir kriter oluşturuyor. İlk defa tam entegre bir spektroskopik lazer kaynağı tasarlandı. Bu, geleneksel bir lazer sistemindeki tüm parçaları hassas bir şekilde hizalamak için gereken titizliği ortadan kaldırıyor.”dedi.
Bu büyük buluş, takımın sistem tasarımının temel yönlerini (dalga kılavuzu geometrisi ve malzemesi ve orijinal lazer kaynağının dalga boyu) geliştirmesinden sonra geldi. EPFL Mühendislik Fakültesi’nin proje koordinatörü ve Fotonik Sistemler Laboratuvarı başkanı Camille Brès, “Böylesine basit ama etkili ve sağlam bir sistemle birlikte birçok tasarım çalışması yapıldı.” dedi.
Çip Üzerinde Spektroskopi
Bu gelişme, bilim insanlarının nadiren birlikte çalışabilecekleri bir dalga boyu aralığı olan küçültülmüş orta kızılötesi teknolojilerinin önünü açıyor. Brès, “Sistemi daha da geliştirdikten sonra, bilim insanlarının bu alana kolayca uygulayabildiği çip üzerindeki dedektörleri öngörüyoruz.” diye ekledi.
Kaynak: phys.org