Un gruppo di ricerca internazionale, guidato dagli scienziati della Macquarie University, ha sviluppato una prima tecnologia al mondo in fibra ottica che può aiutare a rilevare un'ampia gamma di gas con una sensibilità senza precedenti, con potenziali applicazioni che vanno dall'analisi del respiro al monitoraggio della qualità dell'aria. La scoperta, che è stato pubblicato sulla rivista ottica , delinea lo sviluppo di un dispositivo in fibra ottica che comprende un laser a infrarossi invisibile accoppiato a un generatore di supercontinuo a banda ultra larga, due elementi che i ricercatori non sono mai riusciti a combinare in un singolo sistema ottico prima.

"La nuova tecnologia del supercontinuum che abbiamo sviluppato è in grado di essere utilizzata per rilevare una serie di gas, compreso il metano, anidride carbonica e protossido di azoto - gas che possono essere dannosi per l'uomo in livelli elevati e avere implicazioni nel cambiamento climatico, " ha spiegato il ricercatore capo, il dottor Darren Hudson della Macquarie University.

Nell'ultima decade, ricercatori di tutto il mondo hanno lavorato per creare fonti di luce infrarossa ad alta luminosità, una forma invisibile di luce che si trova appena oltre la luce rossa visibile nello spettro. Sebbene questo lavoro abbia rivoluzionato il modo in cui rileviamo e misuriamo un'incredibile gamma di molecole, la tecnologia attuale richiede ancora grandi sistemi laser, condizioni di laboratorio ottico, e un utente esperto per operare. Questo nuovo sistema basato su fibra ottica renderà questa tecnologia molto più piccola e più facile da usare, disse il dottor Hudson.

"Mentre la ricerca precedente ha portato a fonti di supercontinuum a banda ultra larga, siamo riusciti a spremere questa tecnologia in un sistema che può essere completamente integrato in fibra - definito un sistema "tutto in fibra" - proteggendolo dalle influenze esterne e rendendolo molto più facile da usare in una serie di situazioni scientifiche e mediche, compreso il funzionamento in ambienti difficili."

Per realizzare il primo sistema "tutto fibra", i ricercatori hanno prima sviluppato un nuovo tipo di laser a fibra che emette luce infrarossa in lampi estremamente brevi (180 milionesimi di nanosecondo). Hanno quindi sparato questi impulsi laser in un tipo speciale di fibra microwire, sviluppato da collaboratori della McGill University e della Laval University in Canada.

"Le prestazioni del supercontinuo risultante della nuova tecnologia in fibra ottica corrispondono alle migliori prestazioni dei grandi sistemi laser, ma in un pacco che un giorno potrebbe stare nel palmo della tua mano, ", ha affermato il Professore Associato Alex Fuerbach, co-leader del gruppo di ricerca che ha prodotto lo studio, dalla Macquarie University.

I ricercatori stanno ora cercando di lavorare con i collaboratori per testare diversi modi in cui la tecnologia può essere utilizzata.

"Poiché il nuovo sistema potrebbe essere in grado di rilevare gas in tracce in vari ambienti, speriamo di lavorare con altri gruppi per testarne l'uso in queste applicazioni, che potrebbe includere l'analisi del respiro per la diagnosi precoce della malattia, monitoraggio ambientale delle emissioni, monitoraggio dei cambiamenti climatici e negli ambienti industriali in cui si svolgono fracking e attività minerarie, " ha concluso A/Prof. Fuerbach.