Verdens første optiske fiberlaser lover at revolutionere detektion af gasser til industrien

En international forskergruppe, ledet af Macquarie University videnskabsmænd, har udviklet en verdensførste optisk fiberteknologi, som kan hjælpe med at detektere en lang række gasser med hidtil uset følsomhed, med potentielle anvendelser lige fra åndedrætsanalyse til luftkvalitetsovervågning. Opdagelsen, som er publiceret i tidsskriftet Optica , skitserer udviklingen af ​​en optisk fiberenhed, som omfatter en usynlig infrarød laser koblet til en ultrabredbånds supercontinuum generator - to elementer, som forskere aldrig har formået at kombinere til et enkelt optisk system før.

"Den nye supercontinuum-teknologi, som vi har udviklet, er i stand til at blive brugt til at detektere en række gasser, herunder metan, kuldioxid og dinitrogenoxid – gasser, der kan være skadelige for mennesker i høje niveauer og have betydning for klimaændringer, " forklarede ledende forsker Dr. Darren Hudson fra Macquarie University.

I løbet af det sidste årti, forskere over hele verden har arbejdet på at skabe kilder med høj lysstyrke til infrarødt lys - en usynlig form for lys, der sidder lige ud over synligt rødt lys i spektret. Selvom dette arbejde har revolutioneret, hvordan vi detekterer og måler et svimlende udvalg af molekyler, den nuværende teknologi kræver stadig store lasersystemer, optiske laboratorieforhold, og en ekspertbruger til at betjene. Dette nye fiberoptisk-baserede system vil gøre denne teknologi meget mindre og lettere at bruge, sagde Dr Hudson.

"Mens tidligere forskning har ført til ultrabredbånds-superkontinuumkilder, vi har formået at presse denne teknologi ind i et system, der kan være fuldstændig fiberintegreret – kaldet et "all fiber"-system – beskytte det mod påvirkninger udefra og gøre det meget nemmere at bruge i en række videnskabelige og medicinske situationer, herunder at arbejde i barske miljøer."

For at opnå det første "all fiber" system, forskere udviklede først en ny slags fiberlaser, der udsender infrarødt lys i ekstremt korte udbrud (180 milliontedele af et nanosekund). De affyrede derefter disse laserimpulser ind i en speciel type mikrotrådsfiber, udviklet af samarbejdspartnere ved McGill University og Laval University i Canada.

"Den resulterende superkontinuum ydeevne af den nye fiberoptiske teknologi matcher den bedste ydeevne fra store lasersystemer, men i en pakke, der en dag kunne passe i din håndflade, " sagde lektor Alex Fuerbach, medleder for den forskningsgruppe, der producerede undersøgelsen, fra Macquarie University.

Forskerne søger nu at arbejde sammen med samarbejdspartnere for at teste forskellige måder, teknologien kan bruges på.

"Da det nye system kunne være i stand til at detektere sporgasser i forskellige miljøer, vi håber at arbejde sammen med andre grupper for at teste dets brug i disse applikationer, som kunne omfatte åndedrætsanalyse til tidlig sygdomsdetektion, miljøovervågning for emissioner, overvågning af klimaændringer og i industrielle omgivelser, hvor fracking og minedrift finder sted, " sluttede A/Prof. Fuerbach.