Strutture chiamate risonatori ottici intrappolano la luce a determinate frequenze. Quando l'ambiente di un tale risonatore è perturbato, queste frequenze si spostano, che consente di utilizzare risonatori ottici come sensori. un, Hodaei et al. segnalano un sensore che si compone di tre risonatori ad anello che sono accoppiati (frecce rosse). Gli autori utilizzano elementi riscaldanti in oro sia per regolare con precisione il sensore che per emulare le perturbazioni. B, Al contrario, Chen et al. utilizzare un unico risonatore toroidale, e coppia luce che viaggia in senso orario (freccia blu) e antiorario (freccia gialla). Gli autori utilizzano due punte in fibra per sintonizzare il sensore e un altro tipo di punta per introdurre perturbazioni. C, Nei sensori convenzionali, lo spostamento di frequenza causato da una perturbazione è direttamente proporzionale alla forza della perturbazione (linea grigia). Hodaei et al. e Chen et al. dimostrare che lo spostamento di frequenza nei loro dispositivi di rilevamento scala con la radice cubica (linea rossa) o la radice quadrata (linea blu) della forza di perturbazione, rispettivamente. Ciò porta a un notevole miglioramento nella scala della sensibilità di tali sensori rispetto ai dispositivi convenzionali. Credito:Mikael C. Rechtsman, Natura 548, 161-162 (10 agosto 2017) doi:10.1038/548161a
(Phys.org)—Due team indipendenti che lavorano alla ricerca volta a migliorare il rilevamento ottico hanno utilizzato tecniche che comportano l'accoppiamento di due o più modalità di luce in modo tale che le loro modalità e le loro frequenze corrispondenti si uniscano, con conseguente maggiore sensibilità. Nel primo sforzo, un team della Washington University di St. Lois e della Otto-von-Guericke University Magdeburg, in Germania, collegati tre sensori tradizionali per una sintonizzazione più precisa. Nella seconda fatica, un team della University of Central Florida e della Michigan Technological University ha utilizzato un solo risonatore, ma ha accoppiato la luce che viaggiava in entrambe le direzioni attorno ad esso. Entrambi i team hanno pubblicato articoli che descrivono i loro sforzi e i risultati sulla rivista Natura . Mikael Rechtsman della Pennsylvania State University offre un articolo su News &Views che illustra le tecniche di rilevamento ottico e il lavoro svolto dai due team nello stesso numero della rivista.
Come osserva Rechtsman, i sensori ottici sono utilizzati in una varietà di applicazioni che comportano vibrazioni meccaniche molto leggere o variazioni di temperatura. Sono utilizzati anche quando si lavora con nanoparticelle o nell'analisi di biomolecole. Tutti questi sensori hanno un unico problema, tuttavia, la loro prestazione è limitata dalla forza delle perturbazioni studiate. In questo nuovo sforzo, entrambi i gruppi di ricerca hanno cercato di superare questa limitazione accoppiando modalità di luce, permettendo loro di fondersi, questo avviene in luoghi chiamati "punti eccezionali, " e sorgono solo in quelli che sono conosciuti come sistemi hermitiani. In tali sistemi, ricerche precedenti hanno dimostrato, la perdita di fotoni è una caratteristica principale, rispetto ai sistemi convenzionali in cui è vero il contrario. In ogni caso, il risultato è una maggiore sensibilità, quale, Certo, si traduce in una maggiore precisione.
Nel primo sforzo, i ricercatori hanno collegato insieme tre sensori a forma di anello e poi hanno aggiunto elementi riscaldanti in oro sotto di loro per mettere a punto i sensori ed emulare le perturbazioni. Nella seconda fatica, i ricercatori hanno utilizzato solo un sensore a forma di anello ma hanno inviato luce intorno ad esso in entrambe le direzioni (sia in senso orario che antiorario) allo stesso tempo per causare la coalescenza. Quindi, hanno usato una punta in fibra per mettere a punto il sensore e una seconda punta per causare perturbazioni.
Entrambe le tecniche hanno un compromesso, Rechtsman osserva, tra messa a punto e sensibilità, e rimane la questione se uno o entrambi possono essere modificati per raggiungere sensibilità ancora più elevate.
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