據(jù)外媒報道，埃因霍溫理工大學的研究人員開發(fā)了一種新的集成光學傳感器，它可以提高測量的分辨率，并為完全集成和緊湊的光學傳感器鋪平了道路，包括用于片上傳感平臺的激光器和探測器。這種傳感器可以在納米尺度上精確測量位移和力，這對于微芯片和納米器件的設計和評估至關重要。這項研究已經發(fā)表在《自然通訊》雜志上。

在納米電子學時代，精確性是最重要的。例如，納米結構可以用納米光學儀器來監(jiān)測，微小的、基于光的系統(tǒng)可以測量最小的表面變化、力和運動。由于分辨率和速度是必不可少的，基于光機系統(tǒng)的光學讀出傳感器常被用于原子力顯微鏡（AFMs）等傳感應用中。這些裝置通過測量懸臂梁在感興趣表面上的偏轉所反射的激光，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，而隨著對低成本和高分辨率的需求，激發(fā)了對替代方法的需求。由于納米光機系統(tǒng)（NOMS）的發(fā)展，可以實現(xiàn)用于測量納米級運動、力和質量的緊湊型光學傳感器。一個限制因素是需要一個窄線寬的可調諧激光器，這可能很難在設備上充分結合。 

為了解決這個問題，劉天冉、菲奧雷和圖埃光子集成研究所的同事設計了一種新的光機裝置，其分辨率為45毫米（約為最小原子大小的1/1000），測量時間僅為幾秒鐘。至關重要的是，該設備具有80納米的超寬光學帶寬，消除了對可調諧激光器的要求。

該傳感器是基于硅（IMOS）平臺上的磷化銦（InP）膜，非常適合包括激光器或探測器等無源元件。傳感器本身由四個波導結構組成，它們將光信號限制在特定的路徑和方向上，兩個波導懸掛在兩個輸出波導上。當懸置波導被推向InP膜上的輸出波導時，輸出波導所攜帶的相對信號量會發(fā)生變化。制作通過一系列光刻步驟來定義波導和懸臂梁，最終的傳感器由傳感器、驅動器和光電二極管組成。

這種傳感器的一個關鍵優(yōu)點是，它可以在大范圍的波長范圍內工作，這樣就不需要在設備上安裝昂貴的激光器。在懸臂梁撓度方面，該傳感器還復制了傳統(tǒng)但體積龐大的AFMs懸臂梁的分辨率。利用這一新設備作為基礎，研究人員計劃開發(fā)一個完整的“納米計量實驗室”，它集成在一個可以用于半導體計量的芯片上，有助于下一代微芯片和納米電子學的設計。