माइक्रो-न्यानो फोटोनिक्सले मुख्यतया माइक्रो र न्यानो स्केलमा प्रकाश र पदार्थ बीचको अन्तरक्रियाको नियम र प्रकाश उत्पादन, प्रसारण, नियमन, पत्ता लगाउने र सेन्सिङमा यसको प्रयोगको अध्ययन गर्दछ। माइक्रो-न्यानो फोटोनिक्स उप-तरंगदैर्ध्य उपकरणहरूले फोटोन एकीकरणको डिग्रीलाई प्रभावकारी रूपमा सुधार गर्न सक्छ, र यसले इलेक्ट्रोनिक चिप्स जस्तै सानो अप्टिकल चिपमा फोटोनिक उपकरणहरूलाई एकीकृत गर्ने अपेक्षा गरिएको छ। नानो-सतह प्लाज्मोनिक्स माइक्रो-न्यानो फोटोनिक्सको नयाँ क्षेत्र हो, जसले मुख्यतया धातु न्यानो संरचनाहरूमा प्रकाश र पदार्थ बीचको अन्तरक्रियाको अध्ययन गर्दछ। यसमा सानो आकार, उच्च गति र परम्परागत विवर्तन सीमा पार गर्ने विशेषताहरू छन्। नानोप्लाज्मा-वेभगाइड संरचना, जसमा राम्रो स्थानीय क्षेत्र वृद्धि र अनुनाद फिल्टरिङ विशेषताहरू छन्, नानो-फिल्टर, तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टिप्लेक्सर, अप्टिकल स्विच, लेजर र अन्य माइक्रो-न्यानो अप्टिकल उपकरणहरूको आधार हो। अप्टिकल माइक्रोकेभिटीहरूले प्रकाशलाई साना क्षेत्रहरूमा सीमित गर्दछ र प्रकाश र पदार्थ बीचको अन्तरक्रियालाई धेरै बढाउँछ। त्यसकारण, उच्च गुणस्तर कारक भएको अप्टिकल माइक्रोकेभिटी उच्च संवेदनशीलता सेन्सिङ र पत्ता लगाउने एक महत्त्वपूर्ण तरिका हो।
WGM सूक्ष्म गुहा
हालैका वर्षहरूमा, अप्टिकल माइक्रोक्याभिटीले यसको ठूलो प्रयोग क्षमता र वैज्ञानिक महत्त्वको कारणले धेरै ध्यान आकर्षित गरेको छ। अप्टिकल माइक्रोक्याभिटीमा मुख्यतया माइक्रोस्फियर, माइक्रोकोलम, माइक्रोरिङ र अन्य ज्यामितिहरू हुन्छन्। यो एक प्रकारको मोर्फोलोजिक निर्भर अप्टिकल रेजोनेटर हो। माइक्रोक्याभिटीहरूमा प्रकाश तरंगहरू माइक्रोक्याभिटी इन्टरफेसमा पूर्ण रूपमा प्रतिबिम्बित हुन्छन्, जसको परिणामस्वरूप व्हिस्परिङ ग्यालरी मोड (WGM) भनिने अनुनाद मोड हुन्छ। अन्य अप्टिकल रेजोनेटरहरूको तुलनामा, माइक्रोरेजोनेटरहरूमा उच्च Q मान (१०६ भन्दा बढी), कम मोड भोल्युम, सानो आकार र सजिलो एकीकरण, आदि विशेषताहरू हुन्छन्, र उच्च-संवेदनशीलता बायोकेमिकल सेन्सिङ, अल्ट्रा-लो थ्रेसहोल्ड लेजर र गैर-रेखीय कार्यमा लागू गरिएको छ। हाम्रो अनुसन्धान लक्ष्य भनेको विभिन्न संरचनाहरू र माइक्रोक्याभिटीहरूको विभिन्न आकारहरूको विशेषताहरू फेला पार्नु र अध्ययन गर्नु हो, र यी नयाँ विशेषताहरू लागू गर्नु हो। मुख्य अनुसन्धान निर्देशनहरूमा समावेश छन्: WGM माइक्रोक्याभिटीको अप्टिकल विशेषताहरू अनुसन्धान, माइक्रोक्याभिटीको निर्माण अनुसन्धान, माइक्रोक्याभिटीको अनुप्रयोग अनुसन्धान, आदि।
WGM सूक्ष्म गुहा बायोकेमिकल सेन्सिङ
प्रयोगमा, सेन्सिङ मापनको लागि चार-अर्डर उच्च-अर्डर WGM मोड M1 (चित्र 1(a)) प्रयोग गरिएको थियो। कम-अर्डर मोडको तुलनामा, उच्च-अर्डर मोडको संवेदनशीलता धेरै सुधार गरिएको थियो (चित्र 1(b))।
चित्र १. माइक्रोकेपिलरी गुहाको अनुनाद मोड (a) र यसको सम्बन्धित अपवर्तक सूचकांक संवेदनशीलता (b)
उच्च Q मान भएको ट्युनेबल अप्टिकल फिल्टर
पहिले, रेडियल बिस्तारै परिवर्तन हुने बेलनाकार सूक्ष्म गुहालाई बाहिर निकालिन्छ, र त्यसपछि अनुनाद तरंगदैर्ध्य (चित्र २ (क)) देखि आकार आकारको सिद्धान्तको आधारमा युग्मन स्थितिलाई यान्त्रिक रूपमा सारेर तरंगदैर्ध्य ट्युनिङ प्राप्त गर्न सकिन्छ। ट्युनेबल प्रदर्शन र फिल्टरिङ ब्यान्डविथ चित्र २ (ख) र (ग) मा देखाइएको छ। थप रूपमा, उपकरणले उप-न्यानोमिटर शुद्धताका साथ अप्टिकल विस्थापन संवेदन महसुस गर्न सक्छ।
चित्र २. ट्युनेबल अप्टिकल फिल्टर (a), ट्युनेबल प्रदर्शन (b) र फिल्टर ब्यान्डविथ (c) को योजनाबद्ध रेखाचित्र
WGM माइक्रोफ्लुइडिक ड्रप रेजोनेटर
माइक्रोफ्लुइडिक चिपमा, विशेष गरी तेलमा रहेको थोपा (थोपा इन-तेल) को लागि, सतह तनावको विशेषताहरूको कारणले गर्दा, दशौं वा सयौं माइक्रोनको व्यासको लागि, यो तेलमा निलम्बित हुनेछ, लगभग पूर्ण गोलाकार बनाउँछ। अपवर्तक सूचकांकको अनुकूलन मार्फत, थोपा आफैंमा १०८ भन्दा बढीको गुणस्तर कारक भएको एक उत्तम गोलाकार अनुनादक हो। यसले तेलमा वाष्पीकरणको समस्यालाई पनि बेवास्ता गर्दछ। अपेक्षाकृत ठूला थोपाहरूको लागि, तिनीहरू घनत्व भिन्नताका कारण माथिल्लो वा तल्लो छेउको पर्खालहरूमा "बस्नेछन्"। यस प्रकारको थोपाले पार्श्व उत्तेजना मोड मात्र प्रयोग गर्न सक्छ।
पोस्ट समय: अक्टोबर-२३-२०२३