Физики из России превратили лазер в карманный детектор ядов

© Российский научный фондТак художник представил себе работу компактного лазерного детектора химических веществТак художник представил себе работу компактного лазерного детектора химических веществ
Подпишись на ежедневную рассылку РИА Наука

Спасибо за подписку

Пожалуйста, проверьте свой e-mail для подтверждения подписки

МОСКВА, 29 окт – РИА Новости. Физики из МФТИ, МГУ и Российского квантового центра выяснили, как можно использовать дешевый лазерный диод для создания сверхчувствительного карманного гаджета, способного искать следы ядов, определять химический состав напитков и находить опасных микробов в выдыхаемом воздухе. Принципы его работы были описаны в журнале Nature Photonics.

Так художник представил себе луч лазера, закрученный в спираль
Физики с помощью закрученного луча лазера хотят в разы ускорить интернет
"Мы обнаружили, что даже в очень небольших оптических резонаторах могут самопроизвольно возникать очень стабильные световые импульсы. Их можно перестроить таким образом, переключая лазер, что останется только один из них. Спрос на такие лазеры будет очень высоким", – рассказывает Михаил Городецкий, научный директор РКЦ и профессор МГУ.

Лазерная карусель

Два года назад Городецкий и его коллеги создали компактное устройство, фотонный чип,  который позволяет получать лазерный луч с необычным спектром, похожим на расческу или гребенку, для чего обычно применяется сложная, громоздкая и дорогостоящая система лазеров.

По словам физика, разработанная его группой технология позволит уменьшить этот прибор в "сто тысяч раз". Классическое устройство такого типа представляет собой коробку размерами метр на метр, а объем их компактного резонатора составит всего один кубический сантиметр. 

Шепчущие наносферы
"Шепчущие сферы" из кремния помогут улучшить солнечные батареи

Такие "гребенчатые" импульсы интересны ученым и инженерам из-за того, что они позволяют "конвертировать" сигналы из радиочастотной части спектра в оптический диапазон и наоборот, что поможет в разы улучшить точность GPS-приемников, часов, спектрометров и астрономических приборов. За открытие методики создания этой "гребенки" при помощи лазеров Джон Холл и Теодор Хэнш получили нобелевскую премию по физике 2005 года.

Основой этого прибора стал так называемый микрорезонатор. Если говорить просто, он представляет собой кольцо-"бублик" из особого материала, нитрида кремния или фторида магния, где свет движется по кругу, отражаясь от его стенок. Стенки этого прибора можно построить таким образом, что определенные импульсы будут усиливаться, а другие – гаситься, что и позволяет получать лазерные импульсы с "гребенчатым" спектром.

Сила самоорганизации

В прошлом, как отмечает Городецкий, его команда экспериментировала с "высококачественными" источниками лазерного излучения, способными вырабатывать очень "одноцветное" излучение.  Их миниатюризация – достаточно сложное и дорогое занятие, и поэтому российские физики задумались о том, можно ли заменить их более дешевыми и компактными лазерными диодами.

"Для того чтобы сузить линию диодного лазера, его стабилизируют либо внешним резонатором, либо дифракционной решеткой. Это позволяет сузить полосу, но за это приходится расплачиваться сильным снижением мощности. О низкой цене и компактности тоже можно забыть", – объясняет Городецкий. 

Российские физики смогли решить эту проблему, используя тот же самый микрорезонатор и набор линз. Оказалось, что подобные "бублики" могут автоматически стабилизировать излучение даже самых простых лазерных диодов с очень "широким" спектром излучения, если правильно подобрать длину волны и частоту импульсов. При этом мощность лазера не только не падает, но и вырастает за счет уничтожения лишних пиков в спектре и переноса их энергии на "главный" пик излучения. 

Андрей Городецкий из Университета ИТМО проводит опыты с генераторами Т-лучей
Физики из России ужали излучатель "раздевающих" лучей до размеров пальца

Комбинация дешевых лазеров и оптических резонаторов, как отмечают ученые, позволит встроить очень чувствительные и надежные газоанализаторы и химические детекторы в смартфоны и другие гаджеты. Этими разработками уже давно заинтересовалась компания Samsung, в чьих телефонах в далеком будущем может появиться подобное устройство.

Помимо химического анализа, такие "гребенки" и производящие их резонаторы можно применять для создания компактных инструментов для орбитальных обсерваторий и прочих спутников, куда установить "обычную" лазерную установку невозможно из-за ее размеров и энергоаппетитов.


РИА Наука
Наверх
Авторизация
He правильное имя пользователя или пароль
Войти через социальные сети
Регистрация
E-mail
Пароль
Подтверждение пароля
Введите код с картинки
He правильное имя пользователя или пароль
* Все поля обязательны к заполнению
Восстановление пароля
E-mail
Инструкции для восстановления пароля высланы на
Смена региона
Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить
правила комментирования материалов

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

  • не соответствует тематике страницы;
  • пропагандирует ненависть, дискриминацию по расовому, этническому, половому, религиозному, социальному признакам, ущемляет права меньшинств;
  • нарушает права несовершеннолетних, причиняет им вред в любой форме;
  • содержит идеи экстремистского и террористического характера, призывает к насильственному изменению конституционного строя Российской Федерации;
  • содержит оскорбления, угрозы в адрес других пользователей, конкретных лиц или организаций, порочит честь и достоинство или подрывает их деловую репутацию;
  • содержит оскорбления или сообщения, выражающие неуважение в адрес МИА «Россия сегодня» или сотрудников агентства;
  • нарушает неприкосновенность частной жизни, распространяет персональные данные третьих лиц без их согласия, раскрывает тайну переписки;
  • содержит ссылки на сцены насилия, жестокого обращения с животными;
  • содержит информацию о способах суицида, подстрекает к самоубийству;
  • преследует коммерческие цели, содержит ненадлежащую рекламу, незаконную политическую рекламу или ссылки на другие сетевые ресурсы, содержащие такую информацию;
  • имеет непристойное содержание, содержит нецензурную лексику и её производные, а также намёки на употребление лексических единиц, подпадающих под это определение;
  • содержит спам, рекламирует распространение спама, сервисы массовой рассылки сообщений и ресурсы для заработка в интернете;
  • рекламирует употребление наркотических/психотропных препаратов, содержит информацию об их изготовлении и употреблении;
  • содержит ссылки на вирусы и вредоносное программное обеспечение;
  • является частью акции, при которой поступает большое количество комментариев с идентичным или схожим содержанием («флешмоб»);
  • автор злоупотребляет написанием большого количества малосодержательных сообщений, или смысл текста трудно либо невозможно уловить («флуд»);
  • автор нарушает сетевой этикет, проявляя формы агрессивного, издевательского и оскорбительного поведения («троллинг»);
  • автор проявляет неуважение к русскому языку, текст написан по-русски с использованием латиницы, целиком или преимущественно набран заглавными буквами или не разбит на предложения.

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Чтобы связаться с командой модераторов, используйте адрес электронной почты moderator@rian.ru или воспользуйтесь формой обратной связи.

Заявка на размещение пресс-релиза
Компания
Контактное лицо
Контактный телефон или E-mail
Комментарий
Введите код с картинки
Все поля обязательны к заполнению. Услуга предоставляется на коммерческой основе.
Заявка успешно отправлена