一款新的化學傳感器原型能夠在距離100英尺以外的地方檢測到“指紋痕量”的化學物質和其它物質，其開發者正在努力將其尺寸縮小到鞋盒大小。

 

該裝置有望識別痕量的毒品和爆炸物，並加速某些醫學樣品的分析。這種便攜式紅外化學傳感器可以安裝在無人機上，也可以由醫生、警察、邊防官員和士兵等用戶隨身攜帶。

 

該裝置的傳感器基於一種新型光纖激光器，該激光器將高功率與覆蓋寬紅外頻率範圍（從1.6到12微米，覆蓋中波和長波紅外波段）的激光束相結合。

 

研究人員演示這款化學傳感器原型

 

開發這款激光器的研究人員Mohammed Islam表示，“大多數化學品的指紋特征吸收峰在2~11微米之間，因此
，這個波長範圍被稱為‘光譜指紋區’，我們的裝置能夠根據其化學特征吸收峰識別固體

、液體和氣體目標物質。”

 

密歇根大學（University of Michigan）電子與計算機兼生物醫學工程教授Islam及(ji)其(qi)團(tuan)隊(dui)使(shi)用(yong)現(xian)成(cheng)的(de)光(guang)纖(xian)和(he)電(dian)信(xin)組(zu)件(jian)打(da)造(zao)了(le)這(zhe)款(kuan)裝(zhuang)置(zhi)，省(sheng)去(qu)了(le)定(ding)製(zhi)光(guang)纖(xian)。該(gai)方(fang)案(an)能(neng)夠(gou)確(que)保(bao)這(zhe)款(kuan)激(ji)光(guang)器(qi)合(he)理(li)的(de)製(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben)，且(qie)兼(jian)具(ju)實(shi)用(yong)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)。

 

Islam指出，“我們已經證明
，這款價值10000美元的激光器在功能上完全可以媲美60000美元的激光器。”

 

設備原型的頂視圖

 

kuandaihongwaijiguangqitongchangyounenggoufashefeichangduanjiguangmaichongdejiguangqigoucheng，ranhouyouyixiliefangdaqizengjiaqigonglv，danzhezhongfangfajinxianyushiyanshiyingyong。chulechengbenguogaowai，zhexiezujianhaibunengsuoxiaodaozuyizhuangjinshouchishebei。ciwai，jingtouhefanshejingdeshiyonghuishishebeiduipengzhuanghewendubianhuagewaimingan。

 

為wei了le製zhi造zao這zhe款kuan新xin的de激ji光guang器qi
，研yan究jiu團tuan隊dui從cong標biao準zhun的de激ji光guang二er極ji管guan開kai始shi著zhe手shou，類lei似si於yu激ji光guang指zhi示shi器qi和he條tiao碼ma掃sao描miao器qi所suo使shi用yong的de激ji光guang二er極ji管guan。然ran後hou用yong電dian信xin通tong訊xun信xin號hao放fang大da器qi對dui這zhe個ge脈mai衝chong信xin號hao進jin行xing放fang大da，類lei似si於yu通tong訊xun應ying用yong中zhong的de信xin號hao放fang大da器qi，當dang這zhe些xie信xin號hao經jing過guo光guang纖xian線xian路lu的de長chang距ju離li傳chuan輸shu減jian弱ruo時shi，它ta可ke以yi周zhou期qi性xing地di增zeng強qiang語yu音yin信xin號hao備bei份fen。隨sui後hou，研yan究jiu團tuan隊dui通tong過guo2米長的光纖線圈傳輸這個強大的寬帶信號。

 

Islam解釋道，“這就是該裝置的奇妙所在
，我們以如此高的功率射入大約1納秒的脈衝
，然後它們分解成了非常窄的一係列寬度通常小於1皮秒的短脈衝。如此便用相當於價格僅為20美分的光纖，獲得了與昂貴的鎖模激光器相同的輸出效果。”

 

通過一個被稱為“超連續譜生成”的de過guo程cheng
，他ta們men將jiang光guang束shu通tong過guo一yi種zhong特te製zhi的de較jiao軟ruan的de玻bo璃li光guang纖xian來lai擴kuo大da光guang所suo覆fu蓋gai的de波bo長chang範fan圍wei。大da多duo數shu激ji光guang器qi隻zhi發fa出chu一yi種zhong波bo長chang或huo顏yan色se的de光guang，但dan是shi超chao連lian續xu譜pu激ji光guang器qi發fa出chu的de聚ju焦jiao光guang束shu包bao含han了le更geng寬kuan泛fan波bo長chang範fan圍wei的de光guang。

 

例如可見波長超連續譜激光器，由於包含貫穿可見光譜範圍的光，發出的光柱會呈現白光。Islam團隊開發的寬帶紅外超連續譜激光器與之原理相同

，除了較長的紅外波長以外。

 

在(zai)使(shi)用(yong)該(gai)裝(zhuang)置(zhi)時(shi)，研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)將(jiang)激(ji)光(guang)照(zhao)射(she)在(zai)物(wu)體(ti)上(shang)，通(tong)過(guo)分(fen)析(xi)反(fan)射(she)光(guang)
，確(que)認(ren)哪(na)些(xie)波(bo)長(chang)沒(mei)有(you)反(fan)射(she)回(hui)來(lai)，他(ta)們(men)便(bian)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)其(qi)吸(xi)收(shou)的(de)特(te)征(zheng)紅(hong)外(wai)波(bo)長(chang)來(lai)識(shi)別(bie)化(hua)學(xue)物(wu)質(zhi)。

 

該團隊於2017年8月成功地為美國高級情報研究項目活動（Intelligence Advanced Research Projects Activity）演示了這款激光器
，在兩天的測試中分析了70份神秘樣本。該項目第二階段的工作，需要將該係統縮小到鞋盒大小，這一過程將由Islam發起，並由全球領先的科技公司Leidos和密歇根大學初創公司Omni Sciences領導。

 

除了警務和國防方麵的應用，Islam也展望了這款激光器在醫學領域的應用。例如，組織樣本放在實驗室進行化學分析，這是一個需要花費時間和材料的過程。Islam認為這款激光器能夠在現場對化學成分進行評估和鑒定。未來甚至有可能通過示波器運行光束並分析人體內部組織。





推薦閱讀：
 深度分析CMOS圖像傳感器的技術優勢 
無電解電容也能實現的3W非隔離球泡燈方案 
讓超頻性能倍增的新型DRAM存取技術 
 汽車中的各種ECU，如何實現低功耗、高性能