Flüstergalerie-Modus-Sensoren

Wir präsentieren einen umfassenden Überblick über die Sensortechnologie, die optische Flüstergalerie-Modus (WGM) Resonanzen ausnutzt. Nach einer kurzen Einführung beginnen wir mit einer detaillierten Darstellung der grundlegenden Prinzipien und Theorien der WGMs in optischen Mikrokavitäten sowie der häufig für Sensoranwendungen verwendeten Umwandlungsmechanismen. Wichtige aktuelle theoretische Beiträge zur Modellierung und Analyse von WGM-Systemen werden hervorgehoben. Anschließend überprüfen wir den Stand der Technik der WGM-Sensoren, indem wir die bis dato unternommenen Anstrengungen zur Verbesserung der aktuellen Nachweisgrenzen umreißen. Vorschläge in diesem Sinne sind zahlreich und reichen beispielsweise von plasmonischen Verbesserungen und aktiven Kavitäten bis hin zu hybriden optomechanischen Sensoren, die bereits im Bereich des schussgeräuschbegrenzten Regimes arbeiten. Parallel zu den Bemühungen, die WGM-Sensitivität zu erhöhen, beginnen auch Anstrengungen zur Verbesserung der Zeitauflösung, sich abzuzeichnen. Daher fassen wir die in diesem Bereich verfolgten Techniken zusammen. Letztendlich zielen WGM-Sensoren auf Anwendungen in der realen Welt ab, wie zum Beispiel Messungen von Kraft und Temperatur oder alternativ Gas- und Biosensorik. Jede dieser Anwendungen wird somit nacheinander betrachtet, und wichtige Errungenschaften werden diskutiert. Abschließend nehmen wir eine zukunftsorientierte Perspektive ein und erörtern die Aussichten von WGM-Sensoren sowohl im physikalischen als auch im biologischen Kontext und überlegen, wie sie möglicherweise das Nachweislimit weiter verschieben können.