Une illustration du guide d'ondes dans une cellule d'écoulement avec un spectre d'absorption de 4 % d'acétylène mesuré à travers le guide d'ondes. Le faisceau laser d'une longueur d'onde de 2566 nm est couplé à une lentille d'objectif dans le guide d'ondes enfermé dans une cellule d'écoulement à atmosphère contrôlée. La lumière transmise est collectée à l'aide d'un détecteur et le signal d'absorption enregistré est équipé d'un spectre de référence connu pour déterminer le facteur de confinement de l'air. Un spectre de faisceau en espace libre d'un faisceau traversant la même cellule mais vide est indiqué comme référence. L'encart graphique met en évidence qu'un signal d'absorption 7 % plus fort est obtenu avec le guide d'onde qu'avec le faisceau en espace libre, signifiant une interaction lumière-analyte plus forte. Crédit :Marek Vlk, Anurup Datta, Sébastien Alberti, Henock Demessie Yallew, Vinita Mittal, Ganapathy Senthil Murugan, Jana Jágerská
Les guides d'ondes optiques suspendus dans l'air sont capables de battre des faisceaux laser en espace libre dans l'interaction lumière-analyte, même sans ingénierie de dispersion complexe. Ce phénomène a été prédit il y a plus de 20 ans, encore jamais observé dans l'expérience.
Dans un nouvel article publié dans Science de la lumière et applications , une équipe de scientifiques, dirigé par le professeur Jana Jágerská du Département des sciences et technologies, UiT L'Université de l'Arctique de Norvège, et ses collègues ont conçu un guide d'ondes optique à noyau solide autonome dans l'infrarouge moyen qui pousse l'interaction de la lumière avec l'air environnant au-delà de ce qui a été rapporté jusqu'à présent :une force d'interaction de 107 % par rapport à celle d'un faisceau en espace libre a été démontrée .
"Le mode guidé de notre guide d'ondes mince ressemble à un faisceau en espace libre :il est fortement délocalisé et se déplace principalement dans l'air. Mais, à la fois, il est toujours lié à la puce et peut être guidé le long d'un chemin prédéfini, par ex. chemin du guide d'ondes en spirale."
Il s'agit d'une réalisation importante du point de vue de la recherche fondamentale, mais également d'une étape importante vers des applications pratiques dans la détection de gaz sur puce. Grâce au confinement élevé du mode guidé, le guide d'ondes améliore non seulement l'interaction lumière-analyte, mais la lumière guidée subit également un chevauchement minimal avec le matériau de noyau de guide d'ondes solide. Cela signifie que le mode guidé n'est que marginalement perturbé par des imperfections matérielles ou structurelles, qui supprime les pertes indésirables, diffusion ou réflexions. Le guide d'ondes offre donc une transmission presque exempte de franges d'étalon parasites, qui sont de la plus haute importance pour les applications en spectroscopie de gaz traces.
"Le principal tueur de précision des instruments TDLAS sont les franges [spectrales], et les composants nanophotoniques intégrés en produisent généralement beaucoup. Nos puces sont différentes. Les réflexions théoriques sur les facettes du guide d'ondes sont aussi faibles que 0,1 %, et les franges parasites dans la transmission sont donc supprimées en dessous du niveau de bruit."
Ce guide d'onde optique s'inscrit donc très bien dans la perspective d'un futur capteur miniature de gaz traces. Des capteurs intégrés sensibles et sélectifs basés sur les puces de guide d'ondes signalées ne réduiraient pas seulement les dimensions des analyseurs de gaz traces existants, mais aussi permettre des volumes de détection microlitres et un déploiement dans des réseaux de capteurs distribués, conduisant à de nouvelles applications en surveillance environnementale, la biologie, Médicament, ainsi que le contrôle des processus industriels.
