當科學研究深入到納米領域，由于目標太小難以精確計量，會讓實驗變得難以控制。日前，美國華盛頓大學科學家開發(fā)出一種比針尖還要小的環(huán)形激光傳感器，能精確探測單個病毒、形成云的微塵顆粒以及空氣中的污染物。改變傳感器中的增益介質，還能用于探測水中甚至血液中的微粒。

　　這種微型激光傳感器屬于一種回音廊式共振傳感器，由硅玻璃制造。工作原理就像英國圣保羅大教堂里著名的回音廊，一邊的人對著廊壁說話，另一邊的人就能聽到。但與回音廊不同的是，這種傳感器共振的不是聲波而是光波。

　　激光器由底座支起一個“頻率衰減模”(環(huán)路中激光發(fā)射的模式或形狀)，兩束激光以相同頻率、相反方向圍繞環(huán)形光路傳播。模場中有一個“短暫尾跡”透過環(huán)表面，探測著周邊環(huán)繞的介質。當一個微粒落在激光環(huán)上，就會使一個光模中的能量分散到另一個光模中，從而使兩個光模的共振頻率略有不同，使光模發(fā)生分裂，一束激光就分裂為頻率不同的兩束，將它們導入光電探測器，會由于頻率的不同而產生一種“打擊頻率”，從而分別測得兩束激光的頻率。

　　激光傳感器是通過“共振場”把微粒捕獲到共振器上，一旦微粒落到激光環(huán)上就很難落下來。當微粒太多時，激光線寬就會變得模糊，最終導致無法探測到新分裂的頻率變化。“當線寬和分裂變化相當時，就不能再測了，如果需要你可以換一個來用。”楊蘭說。以金粒子為例，同一個激光器模能探測到816個金納米粒子。

　　微激光器能同時支持多個光模。用兩個光模重疊檢測能生成兩個打擊頻率，能預防探測中的“疏忽”，確保每個微粒都能產生可探測的打擊頻率。

　　改變微激光器的增益介質，能感測不同介質中的微粒，研究小組正在研究利用增強微激光的敏感性來解決多種問題。如感測空氣中微粒的用鉺元素(一種稀土元素)來摻雜，其光學屬性與空氣正好符合。感測水中微粒的用鐿元素來摻雜，水對鐿發(fā)出的激光波長吸收率很低。最終還將用于檢測血液中微粒的數量。