マイクロチップサイズ化学センサ向けに新しいレーザ技術

December, 19, 2018, Vienna--｢周波数コム｣は､化学センサに最適である｡TU Wienで開発された画期的な技術は､非常に簡単かつロバストな方法で､これらレーザ周波数を生成する｡
　TU Wien(ウィーン工科大学)では､この特殊レーザ光を使って微小空間の化学分析ができる｡これはミリメートルフォーマット化学ラボである｡この新しい特許申請中の技術で､周波数コムはシングルチップ上で､非常に簡単かつロバストに生成できる｡この研究成果は､Nature Photonicsに発表された｡
　TU Wienでは､周波数コムは量子カスケードレーザ(QCL)で生成される｡この特殊なレーザは､多数の異なる層で構成された半導体構造｡電流がその構造に送られると､レーザが赤外域で発光する｡光の特性は､層構造の形状を調整することで制御できる｡
　｢特殊周波数の電気信号を用いて､QCLを制御し､全て結合した､一連の光周波数を発光させる｣と論文の筆頭著者､Johannes Hillbrand氏は説明している｡｢われわれの技術の大きな利点は､周波数コムの構造安定性である｣とBenedikt Schwarz氏は言う｡この技術がなければ､レーザは擾乱の影響を著しく受ける｡これはラボの外では不可避である｡例えば､温度変動､レーザへの戻り光の反射など｡｢われわれの技術は､楽々と実現可能であり､非常に困難な環境でさえ､実用的なアプリケーションに完璧である｡基本的に､われわれが必要としているコンポーネントは､あらゆるモバイル電話に見いだせる｣とSchwarzは話している｡

QCLが赤外域で周波数コムを生成することは重要である､ほとんどの重要な分子の多くが､この周波数域で最もよく検出できるからである｡｢様々な大気汚染物質､医療診断で重要な役割を担う生体分子も､非常に特殊な赤外光周波数を吸収する｡これが分子の光フィンガープリントである｡したがって､赤外周波数がガスサンプルによって吸収され､それを計測すると､どの物質が含まれているかを正確に指摘できるのである｣とJohannes Hillbrand氏は説明している｡

｢ロバストであるため､われわれのシステムは､あらゆる他の周波数コム技術に対して決定的な優位性がある｡簡単に小型化でき､レンズ系は不要､可動パーツも不要､アイソレータも不要であり､必要な構造は微小｡計測システム全体は､ミリメートルフォーマットでチップに収容化可能である｣｡
　このため､特殊なアプリケーションが考えられる｡チップをドローンに搭載し､大気汚染物質を計測できる｡チップを壁に接着させて建物の中の微量な爆発物を探索できる｡チップを医療装置で用いて､呼気の化学物質を分析することで病気を検出できる｡
(詳細は､https://www.tuwien.ac.at)