Optische golfgeleiders die in de lucht hangen, zijn in staat om laserstralen in de vrije ruimte te verslaan in licht-analytinteractie, zelfs zonder complexe dispersie-engineering. Dit fenomeen werd meer dan 20 jaar geleden voorspeld, maar nooit waargenomen in het experiment.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Lichtwetenschap en toepassingen , een team van wetenschappers, onder leiding van professor Jana Jágerská van de afdeling Wetenschap en Technologie, Uit De Arctische Universiteit van Noorwegen, en collega's hebben een midden-infrarood vrijstaande solid-core optische golfgeleider ontwikkeld die de interactie van licht met de omringende lucht verder gaat dan tot nu toe is gerapporteerd:107% interactiesterkte vergeleken met die van een vrije-ruimtestraal is aangetoond .

"De geleide modus van onze dunne golfgeleider lijkt op een straal in de vrije ruimte:hij is sterk gedelokaliseerd en reist voornamelijk in de lucht. Maar, tegelijkertijd, het is nog steeds aan de chip gebonden en kan langs een vooraf gedefinieerde b.v. spiraalvormig golfgeleiderpad."

Dit is een belangrijke prestatie vanuit het perspectief van fundamenteel onderzoek, maar ook een belangrijke stap in de richting van praktische toepassingen in on-chip gasdetectie. Dankzij de hoge luchtdichtheid van de geleide modus, de golfgeleider verbetert niet alleen de interactie tussen licht en analyt, maar het geleide licht ervaart ook minimale overlap met het massieve golfgeleiderkernmateriaal. Dit betekent dat de geleide modus slechts marginaal wordt verstoord door materiële of structurele onvolkomenheden, die ongewenst verlies onderdrukt, verstrooiing of reflecties. De golfgeleider levert dus transmissie bijna vrij van valse etalon-randen, die van het grootste belang zijn voor toepassingen in spoorgasspectroscopie.

"De belangrijkste moordenaar van precisie van TDLAS-instrumenten zijn [spectrale] randen, en geïntegreerde nanofotonische componenten produceren er meestal veel van. Onze chips zijn anders. De theoretische reflecties op de facetten van de golfgeleider zijn slechts 0,1%, en onechte franjes in de transmissie worden daarom onderdrukt tot onder het ruisniveau."

Deze optische golfgeleider past daarom heel goed in het vooruitzicht van een toekomstige miniatuur spoorgassensoren. Gevoelige en selectieve geïntegreerde sensoren op basis van de gerapporteerde golfgeleiderchips zouden niet alleen de afmetingen van bestaande spoorgasanalysatoren verkleinen, maar ook microliter-meetvolumes en inzet in gedistribueerde sensornetwerken mogelijk maken, leidend tot nieuwe toepassingen in milieumonitoring, biologie, medicijn, evenals industriële procescontrole.