科学家“扰乱”激光，实现精密测量的突破性进展

大多数情况下，在处于受干扰的状态下我们无法专心工作。但与这种普遍状况相反，来自阿德莱德大学和苏格兰圣安德鲁斯大学的一组研究人员，最近通过“干扰”激光在精确测量方面取得了突破。

研究者表示，团队利用光的波动特性来创建由于干涉而产生的颗粒状图案，称为“散斑”，它提供了对光和环境的敏感探测。这种方法将推进光学和量子传感技术，增强下一代传感器的性能，并产生新的测量设备，这些设备可能具有多种用途，包括医疗保健。

研究者解释，通过使用一块人类头发宽度的玻璃纤维或一个空心球体，将光线打乱成一种被称为“散斑”的颗粒状图案，其中光线在出现之前会反弹很多次。这样，散斑的原理可以直观地展示出来。

如果将激光笔照射在粗糙的表面上，比如涂漆的墙壁或一块磨砂胶带，激光发出的光就会被打乱成颗粒状的散斑图案。

研究者说道，通常，我们认为扰乱信号意味着会丢失信息，但这里并非如此。如果移动激光，可以看到的确切图案会发生巨大变化。正是这种对变化的敏感性使得散斑成为一个很好的选择精密测量。

该团队已经使用这些散斑图案来测量光的波长（或颜色），其精度为阿米（attometer），这相当于测量足球场的长度，精度相当于一个原子的大小。在最新进展中，团队使用散斑来测量气体的折射率。材料的折射率可以反映光在该材料中的传播速度，并且该折射率的变化可用于寻找材料特性的细微变化。

该团队希望这项研究工作不仅适用于医疗保健，也适用于具有各种应用的现场便携式传感器，包括检测液体中的微量气体或少量化学物质。

题为Measurement of Variations in Gas Refractive Index with 10–9 Resolution Using Laser Speckle的相关研究论文发表在《ACS光子学》(ACS Photonics)上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.1c01355