Mikro-nano fotonika asosan yorug'lik va materiya o'rtasidagi o'zaro ta'sir qonunini mikro va nano miqyosda va uning yorug'lik hosil qilish, uzatish, tartibga solish, aniqlash va sezishda qo'llanilishini o'rganadi. Mikro-nano fotonika sub-to'lqin uzunlikdagi qurilmalari foton integratsiyasi darajasini samarali ravishda oshirishi mumkin va fotonik qurilmalarni elektron chiplar kabi kichik optik chipga integratsiya qilishi kutilmoqda. Nano-sirt plazmonikasi - bu asosan metall nanostrukturalardagi yorug'lik va materiya o'rtasidagi o'zaro ta'sirni o'rganadigan mikro-nano fotonikaning yangi sohasi. U kichik o'lcham, yuqori tezlik va an'anaviy diffraktsiya chegarasini yengib o'tish xususiyatlariga ega. Yaxshi mahalliy maydonni kuchaytirish va rezonans filtrlash xususiyatlariga ega bo'lgan nanoplazma-to'lqin yo'naltiruvchi struktura nano-filtr, to'lqin uzunligini bo'lish multipleksori, optik kalit, lazer va boshqa mikro-nano optik qurilmalarning asosidir. Optik mikrokavitalar yorug'likni kichik mintaqalar bilan cheklaydi va yorug'lik va materiya o'rtasidagi o'zaro ta'sirni sezilarli darajada yaxshilaydi. Shuning uchun yuqori sifatli koeffitsientga ega optik mikrokavitalar yuqori sezgirlikni sezish va aniqlashning muhim usuli hisoblanadi.
WGM mikrokavitasi
So'nggi yillarda optik mikrokavitatsiya katta qo'llanilish salohiyati va ilmiy ahamiyati tufayli katta e'tiborni tortdi. Optik mikrokavitatsiya asosan mikrosfera, mikroustun, mikrohalqa va boshqa geometriyalardan iborat. Bu morfologik bog'liq optik rezonatorning bir turi. Mikrokavitatsiyalardagi yorug'lik to'lqinlari mikrokavitatsiya interfeysida to'liq aks etadi, natijada pichirlash galereyasi rejimi (WGM) deb nomlangan rezonans rejimi paydo bo'ladi. Boshqa optik rezonatorlar bilan taqqoslaganda, mikrorezonatorlar yuqori Q qiymati (106 dan katta), past rejim hajmi, kichik o'lcham va oson integratsiya va boshqalar xususiyatlariga ega va yuqori sezgirlikdagi biokimyoviy sezish, ultra past chegara lazeri va chiziqli bo'lmagan ta'sirga qo'llanilgan. Bizning tadqiqot maqsadimiz mikrokavitatsiyalarning turli tuzilmalari va turli morfologiyalarining xususiyatlarini topish va o'rganish hamda ushbu yangi xususiyatlarni qo'llashdir. Asosiy tadqiqot yo'nalishlari quyidagilarni o'z ichiga oladi: WGM mikrokavitiyasining optik xususiyatlarini tadqiq qilish, mikrokavitatsiyani ishlab chiqarishni tadqiq qilish, mikrokavitatsiyani qo'llashni tadqiq qilish va boshqalar.
WGM mikrokavitali biokimyoviy sezish
Tajribada sensorli o'lchash uchun to'rt tartibli yuqori tartibli WGM rejimi M1 (1(a)-rasm) ishlatilgan. Past tartibli rejim bilan taqqoslaganda, yuqori tartibli rejimning sezgirligi sezilarli darajada yaxshilandi (1(b)-rasm).
1-rasm. Mikrokapillyar bo'shliqning rezonans rejimi (a) va unga mos keladigan sinish ko'rsatkichi sezgirligi (b)
Yuqori Q qiymatiga ega sozlanishi optik filtr
Birinchidan, radial sekin o'zgarib turadigan silindrsimon mikrokavitatsiya tortib olinadi, so'ngra to'lqin uzunligini sozlash rezonansli to'lqin uzunligidan boshlab shakl o'lchami printsipiga asoslanib, ulanish holatini mexanik ravishda siljitish orqali amalga oshirilishi mumkin (2-rasm (a)). Sozlanishi mumkin bo'lgan ishlash va filtrlash o'tkazish qobiliyati 2-rasm (b) va (c) da ko'rsatilgan. Bundan tashqari, qurilma subnanometr aniqligi bilan optik siljish sensorini amalga oshirishi mumkin.
2-rasm. Sozlanadigan optik filtrning sxematik diagrammasi (a), sozlanadigan ishlash (b) va filtr o'tkazish qobiliyati (c)
WGM mikrofluidik tomchi rezonatori
Mikrofluidik chipda, ayniqsa moydagi tomchi (moy ichidagi tomchi) uchun, sirt tarangligining xususiyatlari tufayli, o'nlab yoki hatto yuzlab mikron diametri uchun u moyda to'xtatilib, deyarli mukammal shar hosil qiladi. Sinish indeksini optimallashtirish orqali tomchining o'zi 108 dan ortiq sifat koeffitsientiga ega mukammal sharsimon rezonatordir. Bu shuningdek, moydagi bug'lanish muammosidan qochadi. Nisbatan katta tomchilar uchun ular zichlik farqlari tufayli yuqori yoki pastki yon devorlarda "o'tiradi". Bu turdagi tomchi faqat lateral qo'zg'alish rejimidan foydalanishi mumkin.
Nashr vaqti: 2023-yil 23-oktabr