माइक्रो-नैनो फोटोनिक्स क्या है?

माइक्रो-नैनो फोटोनिक्स मुख्य रूप से माइक्रो और नैनो पैमाने पर प्रकाश और पदार्थ के बीच बातचीत के कानून और प्रकाश उत्पादन, संचरण, विनियमन, पता लगाने और संवेदन में इसके अनुप्रयोग का अध्ययन करते हैं। माइक्रो-नैनो फोटोनिक्स उप-तरंग दैर्ध्य उपकरण प्रभावी रूप से फोटॉन एकीकरण की डिग्री में सुधार कर सकते हैं, और यह फोटोनिक उपकरणों को इलेक्ट्रॉनिक चिप्स जैसे छोटे ऑप्टिकल चिप में एकीकृत करने की उम्मीद है। नैनो-सतह प्लास्मोनिक्स माइक्रो-नैनो फोटोनिक्स का एक नया क्षेत्र है, जो मुख्य रूप से धातु नैनोस्ट्रक्चर में प्रकाश और पदार्थ के बीच बातचीत का अध्ययन करता है। इसमें छोटे आकार, उच्च गति और पारंपरिक विवर्तन सीमा पर काबू पाने की विशेषताएं हैं। नैनोप्लाज्मा-वेवगाइड संरचना, जिसमें अच्छी स्थानीय क्षेत्र वृद्धि और अनुनाद फ़िल्टरिंग विशेषताएं हैं, नैनो-फिल्टर, तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्स, ऑप्टिकल स्विच, लेजर और अन्य माइक्रो-नैनो ऑप्टिकल उपकरणों का आधार है। ऑप्टिकल माइक्रोकैविट्स छोटे क्षेत्रों में प्रकाश को सीमित करते हैं और प्रकाश और पदार्थ के बीच बातचीत को बहुत बढ़ाते हैं। इसलिए, उच्च गुणवत्ता वाले कारक के साथ ऑप्टिकल माइक्रोकैविटी उच्च संवेदनशीलता संवेदन और पता लगाने का एक महत्वपूर्ण तरीका है।

डब्ल्यूजीएम माइक्रोकैविटी

हाल के वर्षों में, ऑप्टिकल माइक्रोकैविटी ने अपने महान अनुप्रयोग क्षमता और वैज्ञानिक महत्व के कारण बहुत ध्यान आकर्षित किया है। ऑप्टिकल माइक्रोकैविटी में मुख्य रूप से माइक्रोस्फीयर, माइक्रोकोल्यूम, माइक्रोआर) और अन्य ज्यामितीय होते हैं। यह एक प्रकार का मॉर्फोलॉजिक डिपेंडेंट ऑप्टिकल रेजोनेटर है। माइक्रोकैविटीज में हल्की तरंगें पूरी तरह से माइक्रोकैविटी इंटरफ़ेस में परिलक्षित होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक अनुनाद मोड होता है जिसे व्हिस्परिंग गैलरी मोड (डब्ल्यूजीएम) कहा जाता है। अन्य ऑप्टिकल गुंजयमानकों की तुलना में, माइक्रोरेसॉनेटर्स में उच्च क्यू मूल्य (106 से अधिक), कम मोड वॉल्यूम, छोटे आकार और आसान एकीकरण, आदि की विशेषताएं हैं, और उच्च-संवेदनशीलता जैव रासायनिक संवेदन, अल्ट्रा-लो थ्रेसहोल्ड लेजर और नॉनलाइनर एक्शन के लिए लागू किए गए हैं। हमारा शोध लक्ष्य विभिन्न संरचनाओं और सूक्ष्मजीवों के विभिन्न आकारिकी की विशेषताओं को खोजने और उनका अध्ययन करना है, और इन नई विशेषताओं को लागू करना है। मुख्य अनुसंधान दिशाओं में शामिल हैं: डब्ल्यूजीएम माइक्रोकैविटी के ऑप्टिकल विशेषताओं अनुसंधान, माइक्रोकैविटी के निर्माण अनुसंधान, माइक्रोकैविटी के अनुप्रयोग अनुसंधान, आदि।

डब्ल्यूजीएम माइक्रोकैविटी बायोकेमिकल सेंसिंग

प्रयोग में, चार-क्रम के उच्च-क्रम WGM मोड M1 (छवि 1 (ए)) का उपयोग संवेदन माप के लिए किया गया था। कम-क्रम मोड की तुलना में, उच्च-क्रम मोड की संवेदनशीलता में बहुत सुधार हुआ (छवि 1 (बी))।

चित्रा 1। माइक्रोकैपिलरी गुहा का अनुनाद मोड (ए) और इसके संबंधित अपवर्तक सूचकांक संवेदनशीलता (बी)

उच्च क्यू मान के साथ ट्यून करने योग्य ऑप्टिकल फ़िल्टर

सबसे पहले, रेडियल धीरे -धीरे बदलते बेलनाकार माइक्रोकैविटी को बाहर निकाला जाता है, और फिर तरंग दैर्ध्य ट्यूनिंग को यांत्रिक रूप से युग्मन की स्थिति को आकार के आकार के सिद्धांत के आधार पर गुंजयमान तरंग दैर्ध्य (चित्रा 2 (ए)) के बाद से प्राप्त किया जा सकता है। ट्यून करने योग्य प्रदर्शन और फ़िल्टरिंग बैंडविड्थ को चित्र 2 (बी) और (सी) में दिखाया गया है। इसके अलावा, डिवाइस सब-नैनोमीटर सटीकता के साथ ऑप्टिकल विस्थापन संवेदन का एहसास कर सकता है।

चित्रा 2। ट्यून करने योग्य ऑप्टिकल फिल्टर (ए), ट्यून करने योग्य प्रदर्शन (बी) और फिल्टर बैंडविड्थ (सी) के योजनाबद्ध आरेख (सी)

डब्ल्यूजीएम माइक्रोफ्लुइडिक ड्रॉप गुंजयमान

माइक्रोफ्लुइडिक चिप में, विशेष रूप से तेल में बूंदों के लिए (बूंद इन-ऑयल), सतह के तनाव की विशेषताओं के कारण, दसियों या यहां तक ​​कि सैकड़ों माइक्रोन के व्यास के लिए, इसे तेल में निलंबित कर दिया जाएगा, जो लगभग सही क्षेत्र का निर्माण करेगा। अपवर्तक सूचकांक के अनुकूलन के माध्यम से, बूंद स्वयं 108 से अधिक के गुणवत्ता कारक के साथ एक आदर्श गोलाकार गुंजयमानकर्ता है। यह तेल में वाष्पीकरण की समस्या से भी बचता है। अपेक्षाकृत बड़ी बूंदों के लिए, वे घनत्व अंतर के कारण ऊपरी या निचली तरफ की दीवारों पर "बैठेंगे"। इस प्रकार की बूंद केवल पार्श्व उत्तेजना मोड का उपयोग कर सकती है।