माइक्रो-नैनो फोटोनिक्स क्या है?

माइक्रो-नैनो फोटोनिक्स मुख्य रूप से सूक्ष्म और नैनो पैमाने पर प्रकाश और पदार्थ के बीच परस्पर क्रिया के नियम और प्रकाश उत्पादन, संचरण, विनियमन, पता लगाने और संवेदन में इसके अनुप्रयोग का अध्ययन करता है। माइक्रो-नैनो फोटोनिक्स उप-तरंग दैर्ध्य उपकरण प्रभावी ढंग से फोटॉन एकीकरण की डिग्री में सुधार कर सकते हैं, और यह फोटोनिक उपकरणों को इलेक्ट्रॉनिक चिप्स की तरह एक 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-फ़िल्टर, तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सर, ऑप्टिकल स्विच, लेजर और अन्य माइक्रो-नैनो ऑप्टिकल उपकरणों का आधार है। ऑप्टिकल माइक्रोकैविटीज़ प्रकाश को छोटे क्षेत्रों तक सीमित रखती हैं और प्रकाश और पदार्थ के बीच परस्पर क्रिया को बढ़ाती हैं। इसलिए, उच्च गुणवत्ता 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 अपनी महान अनुप्रयोग क्षमता और वैज्ञानिक महत्व के कारण बहुत अधिक ध्यान आकर्षित किया है। ऑप्टिकल माइक्रोकैविटी में मुख्य रूप से माइक्रोस्फीयर, माइक्रोकॉलम, माइक्रोरिंग और अन्य ज्यामिति शामिल हैं। यह एक प्रकार का मॉर्फोलॉजिक डिपेंडेंट ऑप्टिकल रेज़ोनेटर है। माइक्रोकैविटी में प्रकाश तरंगें पूरी तरह से माइक्रोकैविटी इंटरफ़ेस पर प्रतिबिंबित होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक अनुनाद मोड होता है जिसे व्हिस्परिंग गैलरी मोड (डब्ल्यूजीएम) कहा जाता है। अन्य ऑप्टिकल रेज़ोनेटर की तुलना में, माइक्रोरेज़ोनेटर में उच्च क्यू मान (106 से अधिक), कम मोड वॉल्यूम, छोटे आकार और आसान एकीकरण आदि की विशेषताएं होती हैं, और इसे उच्च-संवेदनशीलता जैव रासायनिक सेंसिंग, अल्ट्रा-लो थ्रेशोल्ड लेजर और पर लागू किया गया है। अरेखीय क्रिया. हमारा शोध लक्ष्य विभिन्न संरचनाओं और सूक्ष्मगुहाओं की विभिन्न आकृतियों की विशेषताओं को खोजना और उनका अध्ययन करना और इन नई विशेषताओं को लागू करना है। मुख्य अनुसंधान दिशाओं में शामिल हैं: डब्ल्यूजीएम माइक्रोकैविटी की ऑप्टिकल विशेषताओं का अनुसंधान, माइक्रोकैविटी का निर्माण अनुसंधान, माइक्रोकैविटी का अनुप्रयोग अनुसंधान, आदि।

WGM माइक्रोकैविटी बायोकेमिकल सेंसिंग

प्रयोग में, सेंसिंग माप के लिए चार-ऑर्डर उच्च-ऑर्डर WGM मोड M1(चित्र 1(a)) का उपयोग किया गया था। निम्न-ऑर्डर मोड की तुलना में, उच्च-ऑर्डर मोड की संवेदनशीलता में काफी सुधार हुआ था (चित्र 1(बी))।

चित्र 1. माइक्रोकैपिलरी गुहा का अनुनाद मोड (ए) और इसकी संबंधित अपवर्तक सूचकांक संवेदनशीलता (बी)

उच्च Q मान के साथ ट्यून करने योग्य ऑप्टिकल फ़िल्टर

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

चित्र 2. ट्यून करने योग्य ऑप्टिकल फ़िल्टर (ए), ट्यून करने योग्य प्रदर्शन (बी) और फ़िल्टर बैंडविड्थ (सी) का योजनाबद्ध आरेख

WGM माइक्रोफ्लुइडिक ड्रॉप रेज़ोनेटर

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