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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