सूक्ष्म-नॅनो फोटोनिक्स प्रामुख्याने सूक्ष्म आणि नॅनो स्केलवर प्रकाश आणि पदार्थ यांच्यातील परस्परसंवादाचा नियम आणि प्रकाश निर्मिती, प्रसारण, नियमन, शोध आणि संवेदनामध्ये त्याचा वापर यांचा अभ्यास करतात. सूक्ष्म-नॅनो फोटोनिक्स उप-तरंगलांबी उपकरणे फोटॉन एकत्रीकरणाची डिग्री प्रभावीपणे सुधारू शकतात आणि ते इलेक्ट्रॉनिक चिप्ससारख्या लहान ऑप्टिकल चिपमध्ये फोटोनिक डिव्हाइस एकत्रित करण्याची अपेक्षा आहे. नॅनो-पृष्ठभाग प्लास्मोनिक्स हे सूक्ष्म-नॅनो फोटोनिक्सचे एक नवीन क्षेत्र आहे, जे प्रामुख्याने धातूच्या नॅनोस्ट्रक्चरमध्ये प्रकाश आणि पदार्थ यांच्यातील परस्परसंवादाचा अभ्यास करते. त्यात लहान आकार, उच्च गती आणि पारंपारिक विवर्तन मर्यादेवर मात करण्याची वैशिष्ट्ये आहेत. नॅनोप्लाझ्मा-वेव्हगाइड रचना, ज्यामध्ये चांगले स्थानिक क्षेत्र वाढ आणि अनुनाद फिल्टरिंग वैशिष्ट्ये आहेत, ती नॅनो-फिल्टर, तरंगलांबी विभाग मल्टीप्लेक्सर, ऑप्टिकल स्विच, लेसर आणि इतर सूक्ष्म-नॅनो ऑप्टिकल उपकरणांचा आधार आहे. ऑप्टिकल मायक्रोकॅव्हिटीज प्रकाशाला लहान प्रदेशांमध्ये मर्यादित करतात आणि प्रकाश आणि पदार्थांमधील परस्परसंवाद मोठ्या प्रमाणात वाढवतात. म्हणून, उच्च दर्जाच्या घटकासह ऑप्टिकल मायक्रोकॅव्हिटी हा उच्च संवेदनशीलता संवेदन आणि शोधण्याचा एक महत्त्वाचा मार्ग आहे.
WGM सूक्ष्म पोकळी
अलिकडच्या वर्षांत, ऑप्टिकल मायक्रोकॅव्हिटीने त्याच्या उत्तम अनुप्रयोग क्षमतेमुळे आणि वैज्ञानिक महत्त्वामुळे बरेच लक्ष वेधले आहे. ऑप्टिकल मायक्रोकॅव्हिटीमध्ये प्रामुख्याने मायक्रोस्फीअर, मायक्रोकॉलम, मायक्रोरिंग आणि इतर भूमिती असतात. हे एक प्रकारचे मॉर्फोलॉजिकल अवलंबून असलेले ऑप्टिकल रेझोनेटर आहे. मायक्रोकॅव्हिटीजमधील प्रकाश लाटा मायक्रोकॅव्हिटी इंटरफेसवर पूर्णपणे परावर्तित होतात, परिणामी व्हिस्परिंग गॅलरी मोड (WGM) नावाचा रेझोनन्स मोड तयार होतो. इतर ऑप्टिकल रेझोनेटरच्या तुलनेत, मायक्रोकॅव्हिटीजमध्ये उच्च Q मूल्य (106 पेक्षा जास्त), कमी मोड व्हॉल्यूम, लहान आकार आणि सोपे एकत्रीकरण इत्यादी वैशिष्ट्ये आहेत आणि ते उच्च-संवेदनशीलता बायोकेमिकल सेन्सिंग, अल्ट्रा-लो थ्रेशोल्ड लेसर आणि नॉनलाइनर अॅक्शनवर लागू केले गेले आहेत. आमचे संशोधन ध्येय सूक्ष्मकॅव्हिटीजच्या वेगवेगळ्या संरचना आणि वेगवेगळ्या आकारविज्ञानांची वैशिष्ट्ये शोधणे आणि अभ्यासणे आणि या नवीन वैशिष्ट्यांना लागू करणे आहे. मुख्य संशोधन दिशानिर्देशांमध्ये हे समाविष्ट आहे: WGM मायक्रोकॅव्हिटीचे ऑप्टिकल वैशिष्ट्यांचे संशोधन, मायक्रोकॅव्हिटीचे फॅब्रिकेशन संशोधन, मायक्रोकॅव्हिटीचे अनुप्रयोग संशोधन इ.
WGM सूक्ष्म पोकळी जैवरासायनिक संवेदन
प्रयोगात, सेन्सिंग मापनासाठी चार-ऑर्डर हाय-ऑर्डर WGM मोड M1 (आकृती 1(a)) वापरण्यात आला. कमी-ऑर्डर मोडच्या तुलनेत, उच्च-ऑर्डर मोडची संवेदनशीलता मोठ्या प्रमाणात सुधारली गेली (आकृती 1(b)).
आकृती १. मायक्रोकेपिलरी पोकळीचा अनुनाद मोड (अ) आणि त्याच्याशी संबंधित अपवर्तन निर्देशांक संवेदनशीलता (ब)
उच्च Q मूल्यासह ट्यूनेबल ऑप्टिकल फिल्टर
प्रथम, रेडियल हळूहळू बदलणारी दंडगोलाकार सूक्ष्म पोकळी बाहेर काढली जाते आणि नंतर रेझोनंट तरंगलांबी (आकृती 2 (अ)) पासून आकार आकाराच्या तत्त्वावर आधारित कपलिंग स्थिती यांत्रिकरित्या हलवून तरंगलांबी ट्यूनिंग साध्य करता येते. ट्यून करण्यायोग्य कामगिरी आणि फिल्टरिंग बँडविड्थ आकृती 2 (ब) आणि (क) मध्ये दर्शविली आहे. याव्यतिरिक्त, डिव्हाइस सब-नॅनोमीटर अचूकतेसह ऑप्टिकल डिस्प्लेसमेंट सेन्सिंग साकार करू शकते.
आकृती २. ट्यून करण्यायोग्य ऑप्टिकल फिल्टर (अ), ट्यून करण्यायोग्य कामगिरी (ब) आणि फिल्टर बँडविड्थ (क) चे योजनाबद्ध आकृती
WGM मायक्रोफ्लुइडिक ड्रॉप रेझोनेटर
मायक्रोफ्लुइडिक चिपमध्ये, विशेषतः तेलातील थेंबासाठी (थेंबातील तेल), पृष्ठभागाच्या ताणाच्या वैशिष्ट्यांमुळे, दहापट किंवा अगदी शेकडो मायक्रॉन व्यासासाठी, ते तेलात निलंबित केले जाईल, जवळजवळ परिपूर्ण गोल तयार करेल. अपवर्तक निर्देशांकाच्या ऑप्टिमायझेशनद्वारे, थेंब स्वतःच 108 पेक्षा जास्त गुणवत्ता घटकासह एक परिपूर्ण गोलाकार रेझोनेटर आहे. ते तेलातील बाष्पीभवनाची समस्या देखील टाळते. तुलनेने मोठ्या थेंबांसाठी, घनतेच्या फरकांमुळे ते वरच्या किंवा खालच्या बाजूच्या भिंतींवर "बसतील". या प्रकारचे थेंब फक्त पार्श्व उत्तेजना मोड वापरू शकतात.
पोस्ट वेळ: ऑक्टोबर-२३-२०२३