鞋盒大小的化学探测器

化学传感器样机在密歇根大学的发展将能够检测到“从距离超过100英尺远的物质单指纹量”，和它的开发者正在缩小为一个鞋盒大小。

它可能被用来识别毒品和爆炸物的痕迹，以及加速对某些医学样品的分析。便携式红外化学传感器可以安装在无人驾驶飞机上，也可以由医生、警察、边防官员和士兵携带。

该样机的俯视图。这种传感器是由一种新的光纤激光器构成的，它把高功率与光束覆盖在1.6～12微米的宽频带上，覆盖了所谓的中波和长波红外。

“大多数化学品的指纹特征之间的约2和11微米，”密西根大学的研究员Mohammed Islam说，他们研制的激光。”因此，这种波长范围被称为“光谱指纹区域”，因此我们的设备能够根据它们的化学特征识别固体、液体和气体目标。

该项目是在密西根大学合作，全球技术公司Leidos，纤维制造商irflex和CorActive和密歇根启动全方位科学所创立的伊斯兰教。该项目由美国情报高级研究项目活动资助。

伊斯兰教，电气和计算机工程和生物医学工程研究的教授，和他的团队建立了自己的设备，现成的光纤通信元器件，拯救一个定制的光纤。这种方法保证了激光器的可靠性和实用性，以合理的成本制造。

“我们已经证明，我们可以制造一个10000美元的激光，可以做每件60000美元的激光能做的事，”伊斯兰说。

宽带红外激光器通常是由产生极短脉冲光的激光器构成的，然后一系列放大器使功率上升，但这种方法仅限于实验室。除了成本高外，这些组件还不能缩小到适合手持设备的尺寸。另外，对透镜和反射镜的使用会使器件在温度变化敏感。

为了制造他们的新激光器，研究小组开始使用一种标准的激光二极管，类似于激光指示器和条形码扫描器。然后，这种脉冲随着功率放大器的增加而增加，类似于在现场使用的电信号，因为它们在光纤线路的长距离传输中减少了周期性的话音信号备份。然后他们跑这强大的宽带信号通过光纤2米的线圈。

伊斯兰说：“这就是魔术的用武之地。”我们把这些大约一纳秒的脉冲放在这个高功率中，它们分裂成非常窄的一系列小短脉冲，通常小于宽度的皮秒。所以基本上，20美分的光纤价格，我们得到同样的输出，非常昂贵的锁模激光器。

然后，在一个被称为“超连续谱产生”的过程中，他们通过特殊的软玻璃纤维将光线覆盖的波长扩大。大多数激光器只发出一个波长或颜色的光。但超连续激光发出聚焦光束，光线从更宽的波长范围内照射。

可见波长超连续激光器，例如，由于它们包含可见光谱上的光，所以看起来很白的紧凑柱。伊斯兰教的宽带红外超连续谱激光器的等效性，但在较长的红外波长。

为了使用这种装置，研究人员将激光照射在物体上，分析反射光，以确定哪些波长没有反弹。他们可以通过吸收的红外波长的独特模式来识别化学物质。

该小组成功地展示了2017年8月用于美国情报高级研究项目活动的激光，在两天的测试中分析了70个神秘样品。2阶段的项目将需要缩小系统向一个鞋盒大小，这一过程将由Leidos和全方位的科学。

除了在警务和国防方面的应用外，伊斯兰也看到了医学技术的未来。例如，组织样品在实验室的过程，需要时间和材料化学分析。伊斯兰认为激光可以对现场的化学物质进行评估。甚至可能通过一个示波器运行光束并在体内分析组织。

激光在《光学快报》杂志上发表了一篇文章，题目是“使用级联指数氟化物和硫族化合物光纤从1.6到gt 11微米的中红外超连续谱。”