Un'illustrazione della guida d'onda in una cella a flusso insieme a uno spettro di assorbimento del 4% di acetilene misurato attraverso la guida d'onda. Il raggio laser di lunghezza d'onda di 2566 nm è accoppiato con una lente obiettiva nella guida d'onda racchiusa in una cella a flusso con atmosfera controllata. La luce trasmessa viene raccolta mediante un rilevatore e il segnale di assorbimento registrato viene dotato di uno spettro di riferimento noto per determinare il fattore di confinamento dell'aria. Come riferimento viene mostrato uno spettro di raggio nello spazio libero di un raggio passato attraverso la stessa cella vuota. Il riquadro del grafico evidenzia che con la guida d'onda si ottiene un segnale di assorbimento più forte del 7% rispetto al raggio in spazio libero, significare una più forte interazione luce-analita. Attestazione:Marek Vlk, Anuru Datta, Sebastian Alberti, Henock Demessie Yallew, Vinita Mittal, Ganapatia Senthil Murugan, Jana Jágerská
Le guide d'onda ottiche sospese nell'aria sono in grado di battere i raggi laser nello spazio libero nell'interazione luce-analita anche senza complesse tecniche di dispersione. Questo fenomeno è stato previsto più di 20 anni fa, eppure mai osservata in esperimento.
In un nuovo articolo pubblicato su Scienza e applicazioni della luce , un team di scienziati, guidato dalla professoressa Jana Jágerská del Dipartimento di Scienza e Tecnologia, UiT L'Università Artica della Norvegia, e collaboratori hanno ideato una guida d'onda ottica a nucleo solido autoportante nel medio infrarosso che spinge l'interazione della luce con l'aria circostante oltre quanto riportato fino ad ora:è stata dimostrata una forza di interazione del 107 % rispetto a quella di un raggio nello spazio libero .
"La modalità guidata della nostra sottile guida d'onda assomiglia a un raggio nello spazio libero:è fortemente delocalizzato e viaggia prevalentemente nell'aria. Ma, allo stesso tempo, è ancora legato al chip e può essere guidato lungo un percorso predefinito, ad es. percorso della guida d'onda a spirale."
Questo è un risultato significativo dal punto di vista della ricerca di base, ma anche un passo importante verso applicazioni pratiche nel rilevamento di gas su chip. Grazie all'elevata confinamento aereo della modalità guidata, la guida d'onda non solo migliora l'interazione luce-analita, ma la luce guidata presenta anche una sovrapposizione minima con il materiale del nucleo della guida d'onda solida. Ciò significa che la modalità guidata è solo marginalmente disturbata da imperfezioni materiali o strutturali, che sopprime la perdita indesiderata, dispersione o riflessioni. La guida d'onda offre quindi una trasmissione quasi priva di frange di etalon spurie, che sono della massima importanza per le applicazioni nella spettroscopia di gas in tracce.
"Il principale killer della precisione degli strumenti TDLAS sono le frange [spettrali], e i componenti nanofotonici integrati in genere ne producono in abbondanza. I nostri chip sono diversi. Le riflessioni teoriche sulle sfaccettature della guida d'onda sono a partire dallo 0,1%, e le frange spurie nella trasmissione vengono quindi soppresse al di sotto del livello di rumore."
Questa guida d'onda ottica si inserisce quindi molto bene nella prospettiva di un futuro sensore di gas traccia in miniatura. Sensori integrati sensibili e selettivi basati sui chip guida d'onda riportati non solo ridurrebbero le dimensioni degli analizzatori di gas traccia esistenti, ma consentono anche volumi di rilevamento microlitri e distribuzione in reti di sensori distribuite, portando a nuove applicazioni nel monitoraggio ambientale, biologia, medicinale, così come il controllo dei processi industriali.
