Команда исследователей из Вашингтонского университета в Сент-Луисе создала миниатюрный фотонный датчик и успешно записала с его использованием данные о состоянии окружающей среды. При этом сенсор был не толще волоса, а система работала не только стационарно, но и на дроне, который измерял температурный режим над городским парком.
Как отмечает Science Daily, исследование открывает дорогу к созданию миниатюрных и надежных датчиков для интернета вещей (IoT). Сейчас используются преимущественного электронные сенсоры, которые подвержены воздействию помех и вибраций. Возглавлявшая команду профессор Лан Янг говорит, что оптические сенсоры лишены этого недостатка. Кроме того, они экономичны и очень чувствительны.
Достижение команды в том, что при передаче информации с датчика исследователи смогли использовать так называемый «эффект шепчущей галереи" (whispering-gallery-mode, WGM) — названный так по аналогии с архитектурной особенностью, которая позволяет слышать у стены в одном конце здания буквально каждый звук, возникший в другом. Система вышла миниатюрной, и ее удалось испытать за пределами лаборатории.
«В отличие от нынешнего поколения оборудования, которое занимает весь лабораторный стол, печатная плата WGM-сенсора имеет размеры 127 на 67 миллиметров и включает всю архитектуру… Сам сенсор сделан из стекла и по толщине схож с человеческим волосом, а к плате подключен с помощью одного оптоволоконного контакта». Частота резонанса меняется в зависимости от условий окружающей среды, и это дает данные об их изменении.
Систему смонтировали на дроне, который с помощью датчика отслеживал температуру в парке Сент-Луиса. Работой сенсора Янг могла управлять по Wi-Fi с помощью приложения со своего смартфона.
Ученый говорит, что сконцентрирована на работе сенсоров, улавливающих изменения в окружающей среде — например, влажность или давление.
Однако использовать фотонные датчики можно и в других сферах — например, для мониторинга состояния здоровья или в сельском хозяйстве для оценки почв, подбора семян и удобрений.
«Использование WGM открывает дорогу множеству различных приложений: сенсоры могут передавать медицинские, акустические, экологические данные», — говорит Янг.
Сколько может стоить коммерческий оптический сенсор с использованием WGM, профессор не говорит. Множество стартапов работает над тем, чтобы сделать сенсоры как можно более дешевыми — это сделает всю технологию намного более доступной. Например, в американском Университете Пердью придумали, как печатать схемы на обычной бумаге. А в Саудовской Аравии напечатали сенсоры из разлагаемых материалов — их можно просто распылять над полями и лесами.
