當（dāng）科學研究深入到納米領域，由於目標太（tài）小難以精確計量，會讓實驗變得（dé）難以控製。日前，美國華（huá）盛頓大學科學家開發出一種比針尖還要小的環形激光傳感器（qì） ，能精確探測單個病毒、形成雲的微塵顆粒以及空氣（qì）中的汙染物。改變傳感器（qì）中的“增益介質”，還能（néng）用於探測水中甚至血液中的（de）微粒（lì）。該研究發表在6月26日的《自然·納米技術》網站上。

回音廊式激（jī）光傳感器

這種（zhǒng）微型激光傳感器屬於一種回音廊式共振傳感器，由矽玻璃製造。工作原理就像英國聖保羅大教堂裏著名的回（huí）音廊，一邊的人對著廊壁說話（huà），另一邊的人就能聽到。但與回音（yīn）廊不同的是（shì），這種傳感器（qì）共振的不是聲波而是光波。

原理

激光器由底座支起一個“頻率衰減模”(環路中激光發射的（de）模式或形狀)，兩束激光以（yǐ）相同頻率、相反方向（xiàng）圍繞環形光路傳播。模場中有（yǒu）一個“短暫尾跡”透過環表麵，探測著周邊環繞的介質。當一個微粒落在激光環上，就會使一個光模中的能量分散到另一個光模中，從而使兩個光模的共振頻率略有不同，使（shǐ）光模發生分（fèn）裂，一束（shù）激光就分裂為頻率不同的兩束，將它們（men）導入光電探測器（qì），會（huì）由於頻率的不同而產生一（yī）種“打擊頻率”，從而（ér）分別測得兩束激光的頻率。

過程

“由於微型（xíng）傳感激光器是用溶膠（jiāo）的方法在矽晶片生產，增益（yì）介質很容（róng）易改變，所（suǒ）以能大量生產。”論文第一作者、華盛頓大學聖路易（yì）斯分校電學與係（xì）統工程係（xì）研究生何麗娜(音譯（yì）)說，“人們可（kě）以選擇性地混合稀土（tǔ）離子，加入四乙氧基矽烷溶液（yè）、水或鹽酸，加熱它們直到（dào）變得（dé）黏稠，然後（hòu）旋轉覆蓋在矽晶（jīng）片上，退火後（hòu）清（qīng）除溶劑，就（jiù）形成了完整的（de）非結晶玻（bō）璃。再用蝕刻方法把薄薄的（de）玻（bō）璃膜製成矽光（guāng）盤，在下麵用矽柱支撐。最後，通過激光退火處理，使粗（cū）糙的矽光盤變成（chéng）光滑的（de）環形共振腔。”

主動共振勝於被動

在早期的研究中，研究小組用（yòng）普通的玻璃環（huán）作為波導，實驗模分裂，並使入射（shè）光獲得增益。但這種環路是被動的，外部激光必須用昂貴的可（kě）調激光，才能涵蓋檢測模分裂所要求（qiú）的頻率範圍。