Una ilustración de la guía de ondas en una celda de flujo junto con un espectro de absorción de acetileno al 4% medido a través de la guía de ondas. Un rayo láser de longitud de onda de 2566 nm se acopla con una lente de objetivo en la guía de ondas encerrada en una celda de flujo con atmósfera controlada. La luz transmitida se recoge utilizando un detector y la señal de absorción registrada se ajusta con un espectro de referencia conocido para determinar el factor de confinamiento de aire. Se muestra como referencia un espectro de haz en espacio libre de un haz que pasa a través de la misma celda vacía. El recuadro del gráfico destaca que se obtiene una señal de absorción un 7% más fuerte con la guía de ondas que con el haz de espacio libre, lo que significa una interacción luz-analito más fuerte. Crédito:Marek Vlk, Anurup Datta, Sebastián Alberti, Henock Demessie Yallew, Vinita Mittal, Ganapatía Senthil Murugan, Jana Jágerská
Las guías de ondas ópticas suspendidas en el aire son capaces de vencer a los rayos láser en el espacio libre en la interacción luz-analito incluso sin una compleja ingeniería de dispersión. Este fenómeno se predijo hace más de 20 años, sin embargo, nunca se observó en el experimento.
En un nuevo artículo publicado en Ciencias de la luz y aplicaciones , un equipo de científicos, dirigido por la profesora Jana Jágerská del Departamento de Ciencia y Tecnología, UiT La Universidad Ártica de Noruega, y compañeros de trabajo han ideado una guía de ondas óptica de núcleo sólido independiente de infrarrojo medio que impulsa la interacción de la luz con el aire circundante más allá de lo que se ha informado hasta ahora:se ha demostrado una fuerza de interacción del 107% en comparación con la de un haz de espacio libre .
"El modo guiado de nuestra guía de ondas delgada se asemeja a un haz de espacio libre:está fuertemente deslocalizado y viaja predominantemente en el aire. Pero, al mismo tiempo, todavía está unido al chip y se puede guiar a lo largo de un predefinido, p. trayectoria de la guía de ondas en espiral ".
Este es un logro significativo desde la perspectiva de la investigación básica, pero también un paso importante hacia aplicaciones prácticas en la detección de gas en el chip. Gracias al alto confinamiento de aire del modo guiado, la guía de ondas no solo mejora la interacción luz-analito, pero la luz guiada también experimenta una superposición mínima con el material del núcleo de la guía de ondas sólida. Esto significa que el modo guiado solo se ve afectado marginalmente por imperfecciones materiales o estructurales, que suprime la pérdida no deseada, dispersión o reflejos. Por lo tanto, la guía de ondas ofrece una transmisión casi libre de franjas de etalón falsas, que son de suma importancia para aplicaciones en espectroscopia de gases traza.
"El principal asesino de precisión de los instrumentos TDLAS son las franjas [espectrales], y los componentes nanofotónicos integrados suelen producir muchos de ellos. Nuestras fichas son diferentes. Las reflexiones teóricas en las facetas de la guía de ondas son tan bajas como 0,1%, y las franjas espúreas en la transmisión, por lo tanto, se suprimen por debajo del nivel de ruido ".
Por lo tanto, esta guía de ondas óptica encaja muy bien en la perspectiva de un futuro sensor de gases traza en miniatura. Los sensores integrados sensibles y selectivos basados en los chips de guía de ondas informados no solo reducirían las dimensiones de los analizadores de gases traza existentes, pero también permiten la detección de volúmenes de microlitros y el despliegue en redes de sensores distribuidos, conduciendo a nuevas aplicaciones en el monitoreo ambiental, biología, medicamento, así como control de procesos industriales.
