圣路易斯华盛顿大学的研究人员推出了一种提高传统光学传感器灵敏度的新方法。
这些传感器在许多科学和技术领域都有应用，从检测引力波到对生物组织进行医学诊断成像。
光学传感器使用光来检测其所监视的环境特性的变化。这些变化包括化学生物标志物和温度等物理特性。然而，他们长期以来一直在努力应对在噪音中检测微弱信号的挑战。
简而言之，异常点 (EP) 是光的属性(例如强度或相位)以非常小的变化而发生巨大变化的点。例如，想象一个传感器在温度变化很小的情况下显示出典型的读数变化。在 EP 中，类似的温度变化会导致读数发生巨大变化。
我们开发了一个创新平台，该平台具有在异常点 (EP) 运行的控制单元，旨在增强传统光学传感器的性能。
与需要修改传感器本身的传统方法不同，该团队的系统具有 EP 控制单元。该装置可以插入物理上分离的外部传感器，无需复杂的传感器修改即可实现超高灵敏度。
即插即用的多功能性
“我们已经实现了一个新颖的平台，可以增强传统光学传感器的 EP，”Yang 在一份声明中说。“该系统代表了 EP 增强传感的革命性扩展，显着扩展了其适用性和普遍性。”
“任何相敏传感器都可以通过连接到这种配置来提高灵敏度并降低检测限。只需调整控制单元，这种 EP 配置就可以适应各种传感场景，例如环境检测、健康监测和生物医学成像。”
传感和控制功能的解耦使研究人员能够规避在 EP 操作传感器的严格物理要求。这一壮举可能会导致 EP 增强型传统传感器的广泛采用。
研究人员表示，这些传感器包括环形谐振器、热传感器和磁传感器，甚至还有那些拾取振动或检测生物标记物扰动的传感器。
为了展示他们的技术，该团队将 EP 增强器传感器与传统传感器进行了比较。值得注意的是，当使用 EP 增强配置时，他们观察到传感器的检测限降低了六倍。
释放新的可能性
“通过这项工作，我们已经证明我们可以显着增强检测微弱信号扰动的能力，”Mao 强调，“我们现在的重点是将该理论广泛应用。”
“我特别关注医疗应用，特别是致力于增强磁传感，这可用于改进MRI 技术。目前，核磁共振成像需要整个房间进行仔细的温度控制。我们的 EP 平台可用于增强磁传感，以实现便携式床边 MRI。”
该团队的研究发表在《科学进展》杂志上。
