今日一种通过扭矩进行信号处理的新型光学纳米传

一种通过扭矩进行信号处理的新型光学纳米传感器

一种新的光机械纳米传感器以极高的灵敏度检测扭转频率，为感应片检测和信号处理提供了新的可能性。

随着电子设备越来越小，其基于芯片精确感知动态物理特性（如运动）的能力的发展面临挑战。一组国际研究人员改变了这一局势，展示了一种新型的纳米尺度光机主要是看顾客需要做甚么实验械谐振器，该仪器可以在近乎极致的灵敏度下检测扭转运动。他们的共振器利用耦合光原理，并证实了扭转频率混合，一种以利用机械运动来影响光学能量的新兴能力。

用于感应频率和13、应变控制速率范围：0.005～5%FS/s频率混合的扭转光机械谐振器的原理图。

纳米传感器的体积可能很小，但其需求量大且在不断增长，几乎没有减速迹象。随着电子设1.曲折机构的杆转到左手边的极限处（与玄色旋钮相对）备越来越小，其基于芯片精确感知动态物理特性（如运动）的能力的发展面临挑战。

一组国际研究人员改变了这一局势，展示了一种新型的纳米尺度光机械谐振器，该仪器可以在近乎极致的灵敏度下检测扭转运动。他们的共振器利用耦合光原理，并证实了扭转频率混合，一种以利用机械运动来影响光学能量的新兴能力。他们将于本周在AIP出版社“应用物理学报”上刊登其成果。

作为研究员之一，来自西安交通大学的黄建国说：“随着纳米技术的发展，在纳米尺度上测量和控制扭转运动的能力可以为探索自然界提供强大的工具”。他还隶属于南洋理工大学和新加坡的A*STAR微电子研究所。他补充道：“我们提出了一种新颖的‘光束入射腔’设计，设计中将扭转机械谐振器嵌入到跑道光学腔中，以展示纳米级扭转运动感测。

光已经被用以某种类似的方式来检测纳米材料的机械弯曲或“呼吸”，通常需要与复杂、灵敏的光源相耦合。此方法不仅在纳米尺度扭矩的检测中新潮，而且在其集成的光耦合设计中也是新颖的科学调查显示。

Huang和他的团队使用硅基纳米制造方法，设计了该器件，使光可以通过蚀刻光栅直接耦合到纳米谐振器所在的波导配置（称为跑道空腔）。

Huang说：“当光通过光栅耦合器耦合到跑道腔中时，腔内的机械扭转运动不用于轻型装潢、家具、内装等产品中仅改变了光的传播而且改变光的输出功率。通过检测输出光的小变化，可以测量扭转运动”。

除了仅检测其臂上在微米长度的的扭矩之外，谐振器也可以影响入射信号的所得光学特性。机械系统的扭转频率与调制光信号相混合。

“最令人惊奇的是，当我们调制输入光时，我们可以观察到混频，”Huang说，“频率混合是非常令人兴奋的，因为其此前仅由弯曲或呼吸模式证明。这是扭转频率混合被首次证实，其可能会对芯片上RF信号调制有影响，如使用光机械谐振器的超外差接收机”。

这只是基于扭矩的纳米传感器的潜在用途的开始。理论上而5轴增材制造的压力盖则能够承受3.7MPa的压力，这些设备可以在信号处理和传感应用中发挥更多使用诀窍。

Huang说：“我们将继续探索这种扭转光机械传感器的独特特征，并尝试展示新颖的现象，如隐藏后的色散和耗散的光机械耦合的传感推理。对于工程来说，磁性、电感材料可以涂在扭转梁表面上，以感应物理场的小变化，例如磁场或电场可作为多功能传感器”。