埃因霍温理工大学的巴里·菲茨杰拉德 学分:埃因霍温理工大学 埃因霍温理工大学的研究人员开发了一种新的集成光学传感器，它可以提高测量分辨率，并为完全集成和紧凑的光学传感器铺平了道路，包括用于片上传感平台的激光器和探测器
这种传感器可以在纳米级的精确位移和力测量中发挥关键作用，这对微芯片和纳米器件的设计和评估至关重要
这项研究发表在《自然通讯》上
在纳米电子学时代，精度是头等大事
例如，纳米结构可以用纳米光学仪器来监测——这是一种微小的、基于光的系统，可以测量最小的表面变化、力和运动
由于分辨率和速度至关重要，基于光学机械系统的光学读出传感器经常用于传感应用，如原子力显微镜
这些设备通过测量由感兴趣表面上悬臂的偏转所反射的激光来产生亚纳米分辨率的图像
然而，传统的基于激光的方法，如原子力显微镜中的方法，可能体积庞大，这与对更低成本和更高分辨率的需求一起，激发了对替代方法的需求
由于纳米光学机械系统(NOMS)的发展，可以实现用于测量纳米尺度的运动、力和质量的紧凑型光学传感器
然而，一个限制因素是需要具有窄线宽的可调谐激光器，这可能难以充分地结合到设备上
为了解决这个问题，清华大学光子集成研究所的田然·刘(音译)、安德里亚·菲奥雷(Andrea Fiore)和他的同事设计了一种新的光学机械装置，其分辨率为45飞秒(约为最小原子尺寸的1/1000)，测量时间仅为几分之一秒
至关重要的是，该设备具有80纳米的超宽光学带宽，消除了对可调激光器的需求
学分:埃因霍温理工大学 波导和大波长范围 该传感器基于磷化铟(InP)硅薄膜(IMOS)平台，非常适合包含激光器或探测器等无源元件
传感器本身由四个波导组成——将光信号限制在特定路径和方向的结构——两个波导悬挂在两个输出波导上方
当悬浮的波导被推向磷化铟薄膜上的输出波导时，输出波导所携带的信号的相对量会发生变化
制造通过一系列光刻步骤进行，以限定波导和悬臂，最终的传感器由换能器、致动器和光电二极管组成
这种传感器的一个主要优点是它可以在很大的波长范围内工作，因此不需要在设备上安装昂贵的激光器
就悬臂偏转而言，该传感器还复制了传统但体积庞大的原子力显微镜中悬臂的分辨率
以这种新设备为基础，研究人员计划开发一个集成在芯片上的完整的“纳米计量实验室”，用于半导体计量，并帮助设计下一代微芯片和纳米电子学
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