Огромное количество пространственно распределённых беспроводных датчиков, которые образуют Интернет Вещей (IoT), базируются на электронике. Это автоматически делает их показания восприимчивыми к электромагнитным помехам, например, от низколетящего самолёта или работающего кухонного миксера.

К такого рода помехам полностью нечувствительны оптические сенсоры, чем и воспользовалась команда из Вашингтонского университета в Сент-Луиса (штат Миссури). В работе, о которой рассказывает статья, вышедшая 5 сентября в журнале Light: Science and Applications, они первыми осуществили запись параметров окружающей среды (температуры) с помощью беспроводного фотонного сенсора, основанного на архитектуре «шепчущей галлереи» (Whispering-Gallery-Mode, WGM).

Запись осуществлялась весной 2017 г. по двум сценариям: стационарное измерение температуры воздуха в реальном времени в течение 12 часов и построение карты распределения температур в городском парке Сент-Луиса с использованием сенсора, размещённого на дроне. В обоих случаях данные фотонного сенсора показали хорошее соответствие с показаниями находившегося рядом обычного термометра с подключением Bluetooth.

«Оптические сенсоры, базирующиеся на наших резонаторах, имеют малые размеры, чрезвычайную чувствительность и богатую функциональность, — говорит руководитель этой работы, профессор Лань Ян (Lan Yang). — Наша работа может расчистить путь крупномасштабному применению датчиков WGM в Интернете».

Экспериментальный модуль датчика имел габариты 127×67 миллиметров: он вмещал всю архитектуру и компоненты системы, включая лазер, термоэлектрический охладитель, адаптер Wi-Fi и контрольно-измерительные схемы. Собственно фотонный сенсор, изготовленный из стекла, был размером с человеческий волос и подключался к центральной плате по одному оптическому волокну. Зондирующий луч лазера распространялся вдоль кругового периметра устройства. Постоянно испытывая внутренние переотражения, он совершал порядка миллиона оборотов, прежде чем попадал из WGM-сенсора в фотодетектор с усилителем. Удалённое управление системой, сбором и анализом данных осуществляло специализированное смартфонное приложение.

Профессору Ян и её коллегам предстоит ещё решить вопросы стабильности их датчика и миниатюризации прототипного лабораторного образца.

Приложения для беспроводных помехоустойчивых сенсоров охватывают мониторинг окружающей среды и человеческого организма, точное земледелие, умные города и многое другое.