Elektro-optomechanical sistemleri, elektrik transdüksiyonlarını, kütleleri ve son on yılda kuantum limitleri arasındaki etkileşimi kullanan ve optik boşlukları mekanik rezonanslarla birleştirerek, bu sistemler, biyolojik tanı, çevresel izleme ve temel ilkelere göre daha fazla algılamayı sağlayan güçlerin tespitini sağlayan, elektronik devre dışı sistemlerin belirlenmesini temsil eder.
Elektro-Optomechanical Coupling İlkeleri
Bir elektro-optomechanical sisteminin kalbinde, bir optik boşluk (örneğin, bir Fabry-Pérot veya fısıldama) ve elektriksel bir devreye (örneğin, kapasitif veya pastanesi gibi) uygun bir şekilde hareket ettirilir.
Performansı tanımlayan temel ölçümler mekanik kaliteli faktör ([Dönetici:0)Q).[Dönetici) optomekanik darbe oranı ()g) ve elektrik okuma gürültü zemini. Modern tasarımlar[Dönetici:0)[Dönergeler[Döneticileri)[Politik kooperatları ().
Core Bileşenler ve Mimarlıklar
Elektrooptomechanical sistemleri, dikkatlice mühendisileştirilmiş bileşenlerin bir süitinden inşa edilmiştir. Aşağıda birincil bina blokları ve rolleri tarif ediyoruz.
Mekanik Resonators
Mekanik resonatörler mikron ölçekli cantilevers ve doubly-clamped kirişler nano ölçekli dizelere ve davul kafalarına kadar değişirler. Malzeme seçimleri tek kristal silikon, silikon nitrit (SiN), elmas ve III-V yarı iletkenleri özellikle de son derece popüler olan SiN membranları, 107'yi oda sıcaklığında algılamak için ince bir membran nedeniyle.
Optik Cavities
Optik boşluklar ışık ve mekanik element arasındaki etkileşimi artırır. Ortak mimarlıklar şunları içerir:
- [FONT=0)Fabry-Pérot boşlukları), bir ayna ve mekanik bir membran (membrane-in-the-orta geometrisi) arasında kuruldu.
- [FONT:0]Dörtücüler (WGM) mikroresoncular) (mikrotoroidler, mikrosferler veya mikrodisks) çevre ve evlenebilir çiftlerin yakın bir mekanik elemente kadar dolaşması.
- [FONT=0]Fotoğraf kristal boşluklar[Döneticiler[Dönderlikler) alt dalga uzun hacimlere ışık tutmaktadır, ultra güçlü optomechanical darbeling sağlar.
Optik iyisse ([Dönt:0)F) doğrudan hassaslığı etkiler; devlet-of-the-art cavities, 10-18 m/POSHz. altında yer alan hassasiyetlere ulaşır.
Elektrik Arabileri
Elektrik bileşenleri hareket değerlendirmesi ve okuma sağlar. Capacitive transducers (interdigitated elektrotlar, paralel plakalar) düşük seviyeli yer değiştirme algılaması için yaygındır. Piezoelektrik katmanları (örneğin, AlN, PZT) yeniden yapılandırmalara entegre edilebilir, gürültüyü artırmak veya baskı yapmak için.
Son zamanlarda Sensing Performanslarında Araştı
Son birkaç yıl olağanüstü dönüm noktalarına tanık oldu. Araştırmacılar, SiN nanobeams'ı krigen sıcaklıklarında kullanarak, standart kuantum limitlerini geri dönüşüm sonrası elektriksel-optik kateterler kullanılarak, entegre elektro-optik oksidasyonlar veya nanopartiküller kullanarak tespit etti.
Özellikle heyecan verici bir gelişme, ek olarak, optik ve elektriksel olarak üretilen şeffaflık (OMIT)), optik yollar bloke edilen (örneğin, optik ve transdüksiyon) ortamlarda yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş
Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları
Biyoloji ve Tıp Sensing
Elektrooptomechanical sensörler biyodeteksiyon için olağanüstü hassasiyet sunar. Mekanik rezonansçılar antikorlarla veya aptamers ile işlevselleştirilmiş tek biyomarkers kopyalarını gerçek zamanlı olarak, erken fotonik kanser tanısı veya viral yükleme izleme potansiyeline sahiptir. Optomechanical platformları, moleküler motorlar tarafından üretilen güçleri ölçmek için kullanılmıştır (örneğin Zviler) ve hücreli sübjektif dinamikleri incelemek için uygun hale getirir.
Çevresel İzleme
Elektrooptomechanical sistemler sıcaklık, basınç, nem ve kimyasal kompozisyonda dakika değişiklikleri tespit edebilir.Süresel basınç sensörleri alt-Pa çözünürlüğü elde etti, atmosferik bilim ve vakum teşhisleri için kullanışlıdır.The Influenceroskop using optomechanical demetler - mekanik elementin hassas bir calorimeter olarak hareket ettiği - Pazrill seviyeleri ile izlenmiş gazların tespiti.Bu sensörler iklim izleme ağları ve endüstriyel emisyon kontrolü için geliştirilmektedir.The Institute of Standards and Technology
Temel Fizik Araştırması
Elektrooptomechanical sistemleri kuantum mekanikleri ve yerçekimi test etmek için güçlü araçlardır. Mikrodalga ve optik fotonlar arasında makroskobik Schrödinger-cat eyaletlerini mekanik osilatörlerde aramak, karanlık madde arayışı (kahkadarlar, gizli fotolar), ve iki mekanik rezonansa sahip olan iki mekanik rezonans cihazının çökmesini test etmek için elektro-mekanik bir cihaz kullandı.
Meydanlar ve Gelecek Yollar
Hızlı ilerlemeye rağmen, birkaç zorluk kalır. Termal gürültü, oda sıcaklığında sınırlı bir faktördür, krigen ortamlarda gelişmiş geri bildirim veya operasyon gerektirir. Optik boşluklar ve mekanik resonatörler yüksek verim ve reproditeability elde etmek için daha sıkı olmalıdır.Tek bir çip üzerinde optik ve elektrik bileşenlerinin entegrasyonu - performanstan ödün vermeden - silikonlu ortamlardaki bir araştırma alanı ile, silikon-insulator (SOI) ve lityum niobate söz verir.
Future yönler, [[0.tr|seçmiş referans standartları ve [[Dönetici sensörleri) dağıtık algılama ağlarını, [[Döneticileri için[Döneticileri ile)[Döneticileri [Döneticileri / yüksek çözünürlükte) ile birleştirin.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Elektrooptomechanical sistemleri, birçok alanda geliştirilmiş algılama için çok yönlü ve güçlü bir platform olarak ortaya çıkıyor.Spektif olarak, optik, mekanik ve elektriksel özgürlük dereceleri ile, ölçüm bilimin sınırlarını meydan okuyan hassasiyetlere ulaşırlar.