29.09.2016

Российские ученые встроят «лазерную» лабораторию в смартфон

Команда российских физиков совместно с коллегами из Швейцарии разработала технологию, которая позволит превратить смартфон в высокоточную лазерную установку. Пара встроенных чипов даст возможность по составу воздуха обнаружить опасность или поставить диагноз по дыханию. Описание технологии приводит журнал Nature Physics.

Суть технологии

В оптических резонаторах возникают стабильные световые импульсы. Если перестроить лазер, можно оставить лишь один импульс, за свойствами которого предполагается следить в реальном времени. Благодаря возможности управления светом в особых кольцевых резонаторах можно создать компактные и очень точные газоанализаторы.

Фотонные чипы с такими резонаторами способны генерировать лазерные лучи с необычным спектром в форме гребенки. Гребенчатые спектры дают возможность конвертировать сигналы из радиочастотной части спектра в оптический диапазон и наоборот. Анализ гребенки позволит точно определить состав воздуха – атмосферного или выдыхаемого. К слову, в 2005 году физики Джон Холл и Теодор Хэнш получили Нобелевскую премию за генерацию гребенчатых спектров с помощью лазера.

Объем резонатора - около 1 куб. см, в 100 тыс. раз меньше существующих решений.

Сегодня для тех же целей используются громоздкие системы с лазерными установками - «коробки метрового размера». Они закупаются лабораториями и стоят достаточно дорого. Новые же чипы вполне можно встроить в смартфон и получить «лабораторию в кармане».

Будущее разработки

Один из авторов исследования, Михаил Городецкий, научный директор Российского Квантового Центра в Москве и профессор МГУ им. М. В. Ломоносова, отмечает:

"Представьте себе, пара таких чипов будет встроена в ваш Samsung Galaxy 15. Вы подышите на них, и они скажут вам, чем вы больны и состав воздуха, которым вы дышите".

Таким образом, смартфон будет включать микрорезонатор - кольцо или диск из прозрачного материала, к примеру, нитрида кремния или фторида магния. В нем свет будет двигаться по кругу и отражаться от его стенок. Непрерывная волна в определенных условиях превращается в набор солитонов - очень коротких импульсов, которые обеспечивают стабильные гребенчатые спектры. Микрорезонаторы для сигналов высокой чистоты уже делают в Российском квантовом центре.

По словам разработчиков, устройство можно будет использовать не только в смартфонах, но и на орбите. Обычная лазерная установка для космоса слишком громоздкая и потребляет много энергии.

Ксения Шестакова

Источники:

1. hi-tech.mail.ru