Mesures de haute précision à l'échelle des puces de grandeurs physiques telles que la température, la pression et l'indice de réfraction sont devenus courants avec les cavités de résonance nanophotonique et nanoplasmonique. En tant qu'excellents transducteurs pour convertir de petites variations de l'indice de réfraction local en décalages spectraux mesurables, les cavités de résonance sont largement utilisées dans une variété de disciplines allant de la biodétection et des manomètres à la spectroscopie atomique et moléculaire. Les résonateurs à micro-anneaux et à microdisques (MRR) sont largement utilisés à ces fins en raison de leur taille miniaturisée, relative facilité de conception et de fabrication, facteur de haute qualité, et la polyvalence dans l'optimisation de leur fonction de transfert.

Le principe de fonctionnement de ces capteurs résonants est basé sur la surveillance de la dépendance spectrale du résonateur soumis à une variation infime de son environnement (par exemple, différents types d'atomes et de molécules, des gaz, pression, Température). Pourtant, malgré plusieurs réalisations importantes, de tels capteurs optiques sont encore limités dans leurs performances, et leur miniaturisation est très difficile.

Maintenant, une équipe de l'Université hébraïque de Jérusalem a démontré un capteur sur puce capable de détecter des changements de fréquence sans précédent. L'approche consiste en deux résonateurs à micro-anneaux en cascade, l'un servant de dispositif de détection et l'autre jouant le rôle de référence, éliminant ainsi les fluctuations de l'environnement et du système telles que la température et la fréquence laser.

"Ici, nous démontrons une précision de détection record sur un appareil avec un faible encombrement qui peut être intégré à la technologie CMOS standard, ouvrant la voie à des mesures encore plus excitantes telles que la détection de particules uniques et la thermométrie à puce de haute précision, " a déclaré le professeur Uriel Levy, Directeur du Harvey M. Krueger Family Center for Nanoscience and Nanotechnology à l'Université hébraïque de Jérusalem, et membre du corps professoral du Département de physique appliquée de l'École d'informatique et d'ingénierie Rachel et Selim du Bénin.

Parmi les innovations qui ont rendu ce développement possible, citons l'intégration à l'échelle des puces de la mesure de référence, et un schéma de verrouillage de boucle d'asservissement qui traduit les effets mesurés du domaine optique au domaine radiofréquence. Ceux-ci ont permis aux chercheurs de quantifier les capacités de leur système à l'aide de technologies RF bien établies, tels que les fréquencemètres, analyseurs de spectre, et les étalons atomiques.