新装置调节光并放大微小信号。

新装置调节光并放大微小信号。

想象一个粒子,只有十分之一的细菌的直径,其微小的刺激诱导的持续振动,在整个机械装置的50倍。通过巧妙的利用之间光的相互作用,对金属、热表面的电子,在国家标准与技术研究所(NIST)首次创建了一个plasmomechanical振荡器(PMO),如此命名是因为它紧密耦合等离子体电子的集体振荡的金属纳米粒子的表面在更大的设备它是嵌入在机械振动。

整个系统不比红细胞大,有无数的技术应用。它提供了新的方法来减小机械振荡器,提高通信系统依赖于光的调制,急剧放大,极其微弱的机械和电气信号和创造纳米粒子的微小动作极其灵敏的传感器。 

该装置由一个金纳米颗粒,直径约100毫微米,嵌入在一个小小的cantilever-a微型潜水板用氮化硅。气隙是夹在这些组件和一个潜在的黄金板块之间;间隙的宽度是由静电actuator-a薄金膜的顶部朝板悬臂弯曲控制施加电压时。纳米颗粒作为一个单一的等离子体结构,具有天然的、或谐振频率随间隙的大小,就像吉他调音弦变化频率的弦回荡。

当光源在这种情况下,激光照射在系统上时,它会使谐振器中的电子振荡,从而提高谐振器的温度。这一复杂的交换光之间设置了舞台,在PMO的热量和机械振动,使系统的几个关键特性。

通过施加一个小的,直流电压的静电致动器挤压间隙关闭,Roxworthy和Aksyuk改变了光学频率的谐振器的振动和激光系统的强度反映了。这种光学机械耦合是非常可取的因为它可以调节和控制光在硅芯片上的流动和形状对光传播的光束在自由空间的旅行。

第二种特性与谐振器吸收激光时产生的热量有关。热使薄的金膜致动器膨胀。膨胀缩小了缝隙,降低了嵌入式谐振器振动的频率。相反,当温度降低时,致动器收缩,增大间隙并增加谐振器的频率。

最关键的是,致动器施加的力总是在悬臂已经运行的同一方向上踢悬臂。如果入射激光足够强,这些踢使悬臂经受自持振荡,其振幅比其自身室温下的原子振动所产生的振幅大几千倍。

“这是一个表面等离子体谐振腔的尺寸小于可见光已被证明产生自持振荡的机械装置的第一次,”Roxworthy说。

该团队还首次证明,如果静电驱动器提供了一个小的机械力对PMO,随时间而系统经历了这些自持振荡,PMO可以锁上微小的变化信号和放大它。研究人员发现,他们的设备可以放大微弱的信号从附近的一个系统,即使信号的振幅为十万亿分之一米小。这种能力可以转化为巨大的改进,检测小的振荡信号,Roxworthy说。

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