研究人员实现了与微环形谐振器的超高Q自由空间耦合

亚利桑那大学的科学家使用单个物镜实现了光与超高品质因数微环形线圈的远场耦合。这可以为完全片上多路复用微环形传感平台奠定基础。

许多生化应用都需要快速、灵敏的无标签传感器，包括早期诊断和预测、食品和水质监测、化学威胁传感以及危险气体的早期检测。回音壁模式(WGM)微环形光学谐振器是现有最灵敏的生化传感器之一，能够进行单分子检测。

光通常使用锥形光纤耦合到这些谐振器中，这种光纤很容易断裂，容易受到振动噪声的影响，而且制造起来很耗时，需要笨重且昂贵的仪器以及专业知识。锥形光纤的使用是在实验室外推出这些传感器的主要障碍。

由JudithSu教授领导的亚利桑那大学Wyant光学科学学院和生物医学工程系的研究小组展示了一种通过执行SNR>26的远场激励来消除对锥形光纤的需求的方法Db。这是通过使用单个物镜进行谐振器激发、监测谐振波长和成像来完成的。

该系统比锥形光纤耦合器更紧凑、更具成本效益且稳定。不再需要拉锥形光纤的复杂过程。使用100微米直径的微环形线圈实现了超高品质因数(>108)。Su的团队表明，通过使用高度发散的激光束可以提高远场耦合效率，并且通过扫描远场光束，可以研究谐振器内部的电场分布。

实现远场激励系统使得完全片上微环形谐振器传感平台可用于现场使用。苏的团队此前已经证明，微环形谐振器可以检测万亿分之一的有害气体，因此可以很快开发出实用的有害气体早期检测系统。通过温度传感实验验证了该系统的传感性能。

与此同时，苏的团队正在致力于使该系统适应水环境中的生物传感检测，以及多路复用传感器以同时进行多目标检测。

“我们相信这种远场耦合系统可用于光谱学和生物传感，并且是完全片上微环形谐振器传感平台的基础。这种方法使我们的实验变得更加容易。我们的目标是使我们的系统小型化使其更方便实际使用。”论文第一作者SartaneeSuebka说道。

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