В основе устройства лежит активное оптическое волокно, специально разработанное в Институте прикладной физики в Нижнем Новгороде. Ученым удалось добиться лазерной генерации в практически цилиндрическом микрорезонаторе, представляющем собой небольшой фрагмент оптоволокна, легированного ионами редкоземельного металла эрбия.
В отличие от традиционных сферических микрорезонаторов, цилиндрическая форма обеспечивает дополнительные возможности. По словам одного из авторов проекта Натальи Макаровой, такая геометрия позволяет изменять длину волны излучения, что существенно расширяет спектр потенциальных применений устройства.
Внутри резонатора свет распространяется по спиральной траектории вдоль стенок волокна благодаря так называемому эффекту «шепчущей галереи». Эта особенность делает систему чрезвычайно чувствительной к изменениям температуры и к присутствию различных газов или отдельных молекул. Кроме того, лазер работает в диапазоне длин волн, близком к тому, который используется в современных волоконно-оптических линиях связи. Это открывает возможности для его интеграции в телекоммуникационные системы, а также в оборудование спутниковой навигации.
Одним из наиболее интересных преимуществ нового лазера является исключительно узкая спектральная линия. Благодаря этому устройство способно не только фиксировать наличие отдельных молекул, но и отслеживать их движение и вращение. По мнению разработчиков, такая чувствительность может оказаться полезной для создания принципиально новых методов медицинской диагностики.
Ученые предполагают, что технология позволит обнаруживать единичные молекулы, связанные с развитием опухолевых процессов, еще до того, как их концентрация станет доступной для существующих диагностических методов. Если эта гипотеза подтвердится, подобные лазеры смогут существенно повысить эффективность раннего выявления онкологических заболеваний.
Впрочем, речь пока идет о перспективном направлении исследований. Для практического применения в медицине технологии предстоит пройти дальнейшие испытания и подтвердить свою эффективность в реальных диагностических системах. Тем не менее миниатюрные цилиндрические микрорезонаторы уже демонстрируют, что новые подходы к управлению светом могут найти применение не только в связи и фотонике, но и в высокочувствительных биомедицинских сенсорах.
Источник: https://tass.ru/nauka/27832091
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
