소형 적외선 분광기

휴대폰은 거의 모든 것을 할 수 있습니다. 이러한 장치를 사용하면 맥주의 알코올 함량이나 과일 조각이 얼마나 익었는지 확인하는 것이 가능할 수도 있습니다. 오늘날 화학 분석에 사용되는 적외선 분광기는 일반적으로 무게가 수 킬로그램이며 휴대용 장치에 통합하기 어렵습니다.

크기가 약 2제곱센티미터인 칩이 개발되어 기존 분광계와 동일한 방식으로 적외선을 분석하는 데 사용할 수 있습니다. 이 칩은 입사광을 두 개의 경로로 분할한 후 두 개의 거울에 반사시킵니다. 반사된 광선은 재결합되어 광검출기로 측정됩니다. 거울 중 하나를 움직이면 들어오는 신호에서 서로 다른 파장의 비율을 결정하는 데 사용할 수 있는 간섭 패턴이 생성됩니다. 화학 물질은 적외선 스펙트럼에서 특징적인 간격을 생성하기 때문에 과학자들은 결과 패턴을 사용하여 테스트 샘플에서 어떤 물질이 어떤 농도에서 발생하는지 식별할 수 있습니다.

이 동일한 원리가 새로운 미니 분광기 뒤에 있습니다. 그러나 새로운 장치에서 입사광은 이동식 거울의 도움으로 더 이상 분석되지 않습니다. 대신 전기장을 통해 외부에서 조정할 수 있는 광학 굴절률을 가진 특수 도파관을 사용합니다. 굴절률을 변경하면 거울이 움직일 때와 유사한 효과가 나타나 동일한 방식으로 입사광의 스펙트럼을 분산시킬 수 있습니다.

도파관 구성 방법에 따라 연구자는 광 스펙트럼의 다른 부분을 조사할 수 있습니다. 좁은 범위의 광 스펙트럼만 다룰 수 있는 다른 통합 분광계와 달리 새로운 장치는 스펙트럼의 넓은 부분을 쉽게 분석할 수 있습니다. 분광계는 반복적인 재교정이 필요한 기존 장치에 비해 한 번만 교정하면 되며 움직이는 부품이 없기 때문에 유지 관리가 덜 필요합니다.

연구원들은 통신 산업에서 변조기로도 사용되는 재료를 사용했습니다. 이 물질은 많은 긍정적인 특성을 가지고 있지만 도파관으로서 빛을 내부로 제한합니다. 유도된 빛의 일부가 나올 수 있는 경우에만 측정이 가능하기 때문에 이것은 이상적이지 않습니다. 이러한 이유로 연구원들은 빛을 장치 외부로 산란시키는 도파관에 섬세한 금속 구조를 부착했습니다.