Международная группа исследователей буквально изменила эту задачу, продемонстрировав новый наноразмерный оптомеханический резонатор, который может обнаруживать крутильные движения с почти ультрасовременной чувствительностью. Их резонатор, в который они вводят свет, также демонстрирует смешение крутильных частот, новую способность воздействовать на оптическую энергию с помощью механических движений. На этой неделе они сообщают о своей работе в журнале Applied Physics Letters от AIP Publishing.«С развитием нанотехнологий способность измерять и контролировать крутильные движения в наномасштабе может стать мощным инструментом для исследования природы», — сказал Цзяньго Хуан из Сианьского университета Цзяотун в Китае, один из авторов работы.
Он также связан с Технологическим университетом Наньян и Институтом микроэлектроники A * STAR в Сингапуре. «Мы представляем новую конструкцию« пучок в полости », в которой торсионный механический резонатор встроен в оптический резонатор типа« беговая дорожка », чтобы продемонстрировать обнаружение крутильного движения в нанометровом масштабе».Свет уже использовался в некоторой степени аналогичными способами для обнаружения механического изгиба или «дыхания» наноматериалов, что обычно требует сложной и чувствительной связи с источником света. Этот новый подход является новинкой не только в обнаружении крутящих моментов в наномасштабе, но и в его интегрированной конструкции световода.
Используя метод нанопроизводства на основе кремния, Хуанг и его команда разработали устройство, позволяющее свету напрямую связываться через протравленную решетку с конфигурацией волновода, называемой полостью гоночного трека, в которой находится нанорезонатор.«Поскольку свет попадает в полость ипподрома через решетчатый элемент связи, механическое крутильное движение в полости изменяет распространение света и изменяет мощность выходящего света», — сказал Хуанг. «Обнаружив небольшое изменение выходного света, можно измерить крутильные движения».
Помимо определения крутящего момента на плечах рычагов микронной длины, резонаторы также могут влиять на результирующие оптические свойства падающего сигнала. Частота кручения механической системы смешивается с модулированными оптическими сигналами.
«Самая удивительная часть состоит в том, что, когда мы модулируем входной свет, мы можем наблюдать смешение частот», — сказал Хуанг. «Это захватывающе для смешения частот, поскольку раньше оно демонстрировалось только в режимах изгиба или дыхания. Это первая демонстрация смешения крутильных частот, которая может иметь значение для встроенной модуляции радиочастотного сигнала, например, в супергетеродинных приемниках, использующих оптические механические резонаторы ".Это только начало потенциального использования наносенсоров на основе крутящего момента. Теоретически существует ряд частотных уловок, которые эти устройства могут использовать для обработки сигналов и датчиков.
«Мы продолжим исследовать уникальные особенности этого крутильного оптомеханического датчика и попытаемся продемонстрировать новые явления, такие как вывод о дисперсионной и диссипативной оптомеханической связи, скрытой за датчиком», — сказал Хуанг. «В машиностроении магнитные или электрически чувствительные материалы могут быть нанесены на поверхность торсионных балок, чтобы воспринимать небольшие изменения физических полей, таких как магнитные или электрические поля, чтобы служить многофункциональными датчиками».