Микро-нано фотоник нь голчлон микро болон нано хэмжээний гэрэл ба бодисын харилцан үйлчлэлийн хуулийг болон түүний гэрэл үүсгэх, дамжуулах, зохицуулах, илрүүлэх, мэдрэхүйд хэрэглэхийг судалдаг. Микро-нано фотоникийн дэд долгионы урттай төхөөрөмжүүд нь фотоны интеграцийн түвшинг үр дүнтэй сайжруулж чаддаг бөгөөд электрон чип шиг жижиг оптик чипэд фотоник төхөөрөмжийг нэгтгэх төлөвтэй байна. Нано гадаргуугийн плазмоник нь металл нано бүтэц дэх гэрэл ба бодисын харилцан үйлчлэлийг голчлон судалдаг микро-нано фотоникийн шинэ салбар юм. Энэ нь жижиг хэмжээтэй, өндөр хурдтай, уламжлалт дифракцийн хязгаарыг давах шинж чанартай. Орон нутгийн талбайг сайжруулах, резонансын шүүлтүүрийн сайн шинж чанартай наноплазма-долгион хөтлүүрийн бүтэц нь нано шүүлтүүр, долгионы уртын хуваалтын мультиплексор, оптик унтраалга, лазер болон бусад микро-нано оптик төхөөрөмжүүдийн үндэс суурь болдог. Оптик бичил хөндий нь гэрлийг жижиг хэсгүүдэд хязгаарлаж, гэрэл ба бодисын харилцан үйлчлэлийг ихээхэн сайжруулдаг. Тиймээс өндөр чанартай коэффициент бүхий оптик бичил хөндий нь өндөр мэдрэмжтэй мэдрэх, илрүүлэх чухал арга юм.
WGM бичил хөндий
Сүүлийн жилүүдэд оптик бичил хөндий нь хэрэглээний асар их боломж, шинжлэх ухааны ач холбогдолтой тул ихээхэн анхаарал татаж байна. Оптик бичил хөндий нь голчлон бичил бөмбөрцөг, бичил багана, бичил цагираг болон бусад геометрээс бүрдэнэ. Энэ нь морфологиос хамааралтай оптик резонаторын нэг төрөл юм. Бичил хөндий дэх гэрлийн долгион нь бичил хөндийн интерфэйс дээр бүрэн тусдаг бөгөөд үүний үр дүнд шивнэх галерей горим (WGM) гэж нэрлэгддэг резонансын горим үүсдэг. Бусад оптик резонаторуудтай харьцуулахад бичил резонаторууд нь өндөр Q утга (106-аас их), бага горимын эзэлхүүн, жижиг хэмжээтэй, хялбар нэгтгэх гэх мэт шинж чанартай бөгөөд өндөр мэдрэмжтэй биохимийн мэдрэгч, хэт бага босго лазер болон шугаман бус үйлдэлд ашиглагдаж ирсэн. Бидний судалгааны зорилго бол бичил хөндийн янз бүрийн бүтэц, өөр өөр морфологийн шинж чанарыг олж судлах, эдгээр шинэ шинж чанаруудыг хэрэгжүүлэх явдал юм. Судалгааны гол чиглэлд: WGM бичил хөндийн оптик шинж чанарын судалгаа, бичил хөндийн үйлдвэрлэлийн судалгаа, бичил хөндийн хэрэглээний судалгаа гэх мэт орно.
WGM бичил хөндийн биохимийн мэдрэгч
Туршилтад мэдрэгчийн хэмжилтэд дөрвөн эрэмбийн өндөр эрэмбийн WGM горим M1 (Зураг 1(a))-г ашигласан. Бага эрэмбийн горимтой харьцуулахад өндөр эрэмбийн горимын мэдрэг чанар эрс сайжирсан (Зураг 1(b)).
Зураг 1. Бичил хялгасан судасны хөндийн резонансын горим (a) ба түүнд харгалзах хугарлын илтгэгчийн мэдрэмж (b)
Өндөр Q утгатай тохируулж болох оптик шүүлтүүр
Эхлээд радиаль аажмаар өөрчлөгдөж буй цилиндр хэлбэртэй бичил хөндийг татаж гаргаж, дараа нь долгионы уртыг тохируулах ажлыг резонансын долгионы хэмжээнээс хойш хэлбэрийн хэмжээний зарчимд үндэслэн холболтын байрлалыг механикаар хөдөлгөх замаар хийж болно (Зураг 2 (a)). Тохируулж болох гүйцэтгэл болон шүүлтүүрийн зурвасын өргөнийг Зураг 2 (b) ба (c)-д үзүүлэв. Үүнээс гадна, төхөөрөмж нь нанометрийн нарийвчлалаас доогуур оптик шилжилтийн мэдрэгчийг хийж чадна.
Зураг 2. Тохируулж болох оптик шүүлтүүрийн бүдүүвч диаграмм (a), тохируулж болох гүйцэтгэл (b) болон шүүлтүүрийн зурвасын өргөн (c)
WGM микрофлюидик дуслын резонатор
Микрофлюидик чипэнд, ялангуяа тос дахь дусал (тос доторх дусал)-д гадаргуугийн хурцадмал байдлын шинж чанараас шалтгаалан хэдэн арван эсвэл бүр хэдэн зуун микроны диаметртэй үед тосонд түдгэлзэж, бараг төгс бөмбөрцөг үүсгэнэ. Хугарлын индексийг оновчлох замаар дусал нь өөрөө 108-аас дээш чанарын коэффициент бүхий төгс бөмбөрцөг резонатор юм. Энэ нь мөн тосонд уурших асуудлаас зайлсхийдэг. Харьцангуй том дусалуудын хувьд нягтралын зөрүүнээс болж дээд эсвэл доод хажуугийн хананд "сууна". Энэ төрлийн дусал нь зөвхөн хажуугийн өдөөлтийн горимыг ашиглаж болно.
Нийтэлсэн цаг: 2023 оны 10-р сарын 23