據(jù)外媒報(bào)道，埃因霍溫理工大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新的集成光學(xué)傳感器，它可以提高測(cè)量的分辨率，并為完全集成和緊湊的光學(xué)傳感器鋪平了道路，包括用于片上傳感平臺(tái)的激光器和探測(cè)器。這種傳感器可以在納米尺度上精確測(cè)量位移和力，這對(duì)于微芯片和納米器件的設(shè)計(jì)和評(píng)估至關(guān)重要。這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在《自然通訊》雜志上。

在納米電子學(xué)時(shí)代，精確性是最重要的。例如，納米結(jié)構(gòu)可以用納米光學(xué)儀器來監(jiān)測(cè)，微小的、基于光的系統(tǒng)可以測(cè)量最小的表面變化、力和運(yùn)動(dòng)。由于分辨率和速度是必不可少的，基于光機(jī)系統(tǒng)的光學(xué)讀出傳感器常被用于原子力顯微鏡（AFMs）等傳感應(yīng)用中。這些裝置通過測(cè)量懸臂梁在感興趣表面上的偏轉(zhuǎn)所反射的激光，生成亞納米分辨率的圖像。

然而，傳統(tǒng)的基于激光的方法，如原子力顯微鏡中的方法，可能是笨重的，而隨著對(duì)低成本和高分辨率的需求，激發(fā)了對(duì)替代方法的需求。由于納米光機(jī)系統(tǒng)（NOMS）的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)用于測(cè)量納米級(jí)運(yùn)動(dòng)、力和質(zhì)量的緊湊型光學(xué)傳感器。一個(gè)限制因素是需要一個(gè)窄線寬的可調(diào)諧激光器，這可能很難在設(shè)備上充分結(jié)合。 

為了解決這個(gè)問題，劉天冉、菲奧雷和圖埃光子集成研究所的同事設(shè)計(jì)了一種新的光機(jī)裝置，其分辨率為45毫米（約為最小原子大小的1/1000），測(cè)量時(shí)間僅為幾秒鐘。至關(guān)重要的是，該設(shè)備具有80納米的超寬光學(xué)帶寬，消除了對(duì)可調(diào)諧激光器的要求。

該傳感器是基于硅（IMOS）平臺(tái)上的磷化銦（InP）膜，非常適合包括激光器或探測(cè)器等無源元件。傳感器本身由四個(gè)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)組成，它們將光信號(hào)限制在特定的路徑和方向上，兩個(gè)波導(dǎo)懸掛在兩個(gè)輸出波導(dǎo)上。當(dāng)懸置波導(dǎo)被推向InP膜上的輸出波導(dǎo)時(shí)，輸出波導(dǎo)所攜帶的相對(duì)信號(hào)量會(huì)發(fā)生變化。制作通過一系列光刻步驟來定義波導(dǎo)和懸臂梁，最終的傳感器由傳感器、驅(qū)動(dòng)器和光電二極管組成。

這種傳感器的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是，它可以在大范圍的波長(zhǎng)范圍內(nèi)工作，這樣就不需要在設(shè)備上安裝昂貴的激光器。在懸臂梁撓度方面，該傳感器還復(fù)制了傳統(tǒng)但體積龐大的AFMs懸臂梁的分辨率。利用這一新設(shè)備作為基礎(chǔ)，研究人員計(jì)劃開發(fā)一個(gè)完整的“納米計(jì)量實(shí)驗(yàn)室”，它集成在一個(gè)可以用于半導(dǎo)體計(jì)量的芯片上，有助于下一代微芯片和納米電子學(xué)的設(shè)計(jì)。