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

 

寬(kuan)帶(dai)紅(hong)外(wai)激(ji)光(guang)器(qi)通(tong)常(chang)由(you)能(neng)夠(gou)發(fa)射(she)非(fei)常(chang)短(duan)激(ji)光(guang)脈(mai)衝(chong)的(de)激(ji)光(guang)器(qi)構(gou)成(cheng)，然(ran)後(hou)由(you)一(yi)係(xi)列(lie)放(fang)大(da)器(qi)增(zeng)加(jia)其(qi)功(gong)率(lv)，但(dan)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)僅(jin)限(xian)於(yu)實(shi)驗(yan)室(shi)應(ying)用(yong)。除(chu)了(le)成(cheng)本(ben)過(guo)高(gao)外(wai)，這(zhe)些(xie)組(zu)件(jian)還(hai)不(bu)能(neng)縮(suo)小(xiao)到(dao)足(zu)以(yi)裝(zhuang)進(jin)手(shou)持(chi)設(she)備(bei)。此(ci)外(wai)，鏡(jing)頭(tou)和(he)反(fan)射(she)鏡(jing)的(de)使(shi)用(yong)會(hui)使(shi)設(she)備(bei)對(dui)碰(peng)撞(zhuang)和(he)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)格(ge)外(wai)敏(min)感(gan)。

 

weilezhizaozhekuanxindejiguangqi，yanjiutuanduicongbiaozhundejiguangerjiguankaishizheshou

，leisiyujiguangzhishiqihetiaomasaomiaoqisuoshiyongdejiguangerjiguan。ranhouyongdianxintongxunxinhaofangdaqiduizhegemaichongxinhaojinxingfangda，leisiyutongxunyingyongzhongdexinhaofangdaqi
，dangzhexiexinhaojingguoguangxianxianludechangjulichuanshujianruoshi，takeyizhouqixingdizengqiangyuyinxinhaobeifen。suihou，yanjiutuanduitongguo2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。





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