Оптическая метаповерхность помогла уменьшить сверхчувствительные сенсоры

Физики из Бирмингемского, Падерборнского и Южного научно-технологического университетов смогли создать чип на основе оптической метаповерхности размером всего 0,5 миллиметра в поперечнике. Он может стать основой сенсоров размером до 30 сантиметров. Работа исследователей опубликована в журнале Science Advances.

Сенсоры сегодня используются во многих областях — от точных лабораторных экспериментов до мониторинга активности вулканов. Самые точные устройства подобного рода сегодня используют квантовые эффекты: это позволяет увеличить их чувствительность. Однако такие устройства громоздки и трудны для транспортировки, а значит, непригодны для большинства промышленных применений.

В сенсорах на основе квантовых технологий используются лазеры, которые позволяют манипулировать атомами и охлаждать их до сверхнизких температур. Для этого атомы нужно держать в герметичной вакуумной камере. Основная проблема миниатюризации таких сенсоров заключается в уменьшении пространства, необходимого для охлаждения вещества лазерными лучами. Лазеры охлаждают атомы, «стреляя» в них против направления движения. Таким образом импульс атома снижается, следовательно, падает его энергия и температура системы.

Авторы новой работы создали материал, который позволит уменьшить квантовые датчики на порядок. Для этого исследователи использовали оптические метаповерхности. Оптический чип на основе такого материала может разделить один пучок на пять отдельных, хорошо сбалансированных одинаковых пучков, которые используются для охлаждения атомов. Таким образом, один такой чип может заменить громоздкие оптические устройства, составляющие систему охлаждения сенсоров.

Команда смогла создать оптический чип размером всего 0,5 мм в поперечнике. По словам исследователей, такое маленькое устройство может стать основой будущих сенсорных устройств размером около 30 см³. Следующим шагом будет оптимизация размера и производительности чипа, чтобы обеспечить максимальную чувствительность устройства.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.