మైక్రో-నానో ఫోటోనిక్స్ అంటే ఏమిటి?

మైక్రో-నానో ఫోటోనిక్స్ ప్రధానంగా మైక్రో మరియు నానో స్కేల్ వద్ద కాంతి మరియు పదార్థం మధ్య పరస్పర చర్య మరియు కాంతి ఉత్పత్తి, ప్రసారం, నియంత్రణ, గుర్తింపు మరియు సెన్సింగ్‌లో దాని అనువర్తనం మధ్య పరస్పర చర్యను అధ్యయనం చేస్తుంది. మైక్రో-నానో ఫోటోనిక్స్ ఉప-తరంగదైర్ఘ్యం పరికరాలు ఫోటాన్ ఇంటిగ్రేషన్ స్థాయిని సమర్థవంతంగా మెరుగుపరుస్తాయి మరియు ఇది ఫోటోనిక్ పరికరాలను ఎలక్ట్రానిక్ చిప్స్ వంటి చిన్న ఆప్టికల్ చిప్‌లోకి అనుసంధానిస్తుందని భావిస్తున్నారు. నానో-ఉపరితల ప్లాస్మోనిక్స్ అనేది మైక్రో-నానో ఫోటోనిక్స్ యొక్క కొత్త క్షేత్రం, ఇది ప్రధానంగా లోహ నానోస్ట్రక్చర్లలో కాంతి మరియు పదార్థం మధ్య పరస్పర చర్యను అధ్యయనం చేస్తుంది. ఇది చిన్న పరిమాణం, అధిక వేగం మరియు సాంప్రదాయ విక్షేపణ పరిమితిని అధిగమించే లక్షణాలను కలిగి ఉంది. మంచి స్థానిక క్షేత్ర మెరుగుదల మరియు ప్రతిధ్వని వడపోత లక్షణాలను కలిగి ఉన్న నానోప్లాస్మా-వేవ్‌గైడ్ నిర్మాణం, నానో-ఫిల్టర్, తరంగదైర్ఘ్యం డివిజన్ మల్టీప్లెక్సర్, ఆప్టికల్ స్విచ్, లేజర్ మరియు ఇతర మైక్రో-నానో ఆప్టికల్ పరికరాలకు ఆధారం. ఆప్టికల్ మైక్రోకావిటీలు కాంతిని చిన్న ప్రాంతాలకు పరిమితం చేస్తాయి మరియు కాంతి మరియు పదార్థం మధ్య పరస్పర చర్యను బాగా పెంచుతాయి. అందువల్ల, అధిక నాణ్యత కారకాలతో ఆప్టికల్ మైక్రోకావిటీ అధిక సున్నితత్వ సెన్సింగ్ మరియు గుర్తించడానికి ఒక ముఖ్యమైన మార్గం.

WGM మైక్రోకావిటీ

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, ఆప్టికల్ మైక్రోకావిటీ దాని గొప్ప అనువర్తన సామర్థ్యం మరియు శాస్త్రీయ ప్రాముఖ్యత కారణంగా చాలా దృష్టిని ఆకర్షించింది. ఆప్టికల్ మైక్రోకావిటీలో ప్రధానంగా మైక్రోస్పియర్, మైక్రోకాలమ్, మైక్రోరింగ్ మరియు ఇతర జ్యామితులు ఉంటాయి. ఇది ఒక రకమైన పదనిర్మాణ ఆధారిత ఆప్టికల్ రెసొనేటర్. మైక్రోకావిటీలలో కాంతి తరంగాలు మైక్రోకావిటీ ఇంటర్ఫేస్ వద్ద పూర్తిగా ప్రతిబింబిస్తాయి, దీని ఫలితంగా విస్పెరింగ్ గ్యాలరీ మోడ్ (WGM) అని పిలువబడే ప్రతిధ్వని మోడ్ వస్తుంది. ఇతర ఆప్టికల్ రెసొనేటర్లతో పోల్చితే, మైక్రోసోనేటర్లు అధిక Q విలువ (106 కన్నా ఎక్కువ), తక్కువ మోడ్ వాల్యూమ్, చిన్న పరిమాణం మరియు సులభమైన సమైక్యత మొదలైన లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు అధిక-సున్నితత్వం జీవరసాయన సెన్సింగ్, అల్ట్రా-తక్కువ థ్రెషోల్డ్ లేజర్ మరియు నాన్ లీనియర్ చర్యలకు వర్తించబడతాయి. మా పరిశోధన లక్ష్యం వివిధ నిర్మాణాలు మరియు మైక్రోకావిటీల యొక్క విభిన్న పదనిర్మాణాల లక్షణాలను కనుగొని అధ్యయనం చేయడం మరియు ఈ కొత్త లక్షణాలను వర్తింపచేయడం. ప్రధాన పరిశోధన దిశలలో ఇవి ఉన్నాయి: WGM మైక్రోకావిటీ యొక్క ఆప్టికల్ లక్షణాలు పరిశోధన, మైక్రోకావిటీ యొక్క ఫాబ్రికేషన్ రీసెర్చ్, మైక్రోకావిటీ యొక్క అప్లికేషన్ రీసెర్చ్, మొదలైనవి.

WGM మైక్రోకావిటీ బయోకెమికల్ సెన్సింగ్

ప్రయోగంలో, సెన్సింగ్ కొలత కోసం నాలుగు-ఆర్డర్ హై-ఆర్డర్ WGM మోడ్ M1 (Fig. 1 (A)) ఉపయోగించబడింది. తక్కువ-ఆర్డర్ మోడ్‌తో పోలిస్తే, హై-ఆర్డర్ మోడ్ యొక్క సున్నితత్వం బాగా మెరుగుపడింది (Fig. 1 (బి)).

మూర్తి 1. మైక్రోకాపిల్లరీ కుహరం యొక్క ప్రతిధ్వని మోడ్ (ఎ) మరియు దాని సంబంధిత వక్రీభవన సూచిక సున్నితత్వం (బి)

అధిక Q విలువతో ట్యూనబుల్ ఆప్టికల్ ఫిల్టర్

మొదట, రేడియల్ నెమ్మదిగా మారుతున్న స్థూపాకార మైక్రోకావిటీ బయటకు తీయబడుతుంది, ఆపై ప్రతిధ్వనించే తరంగదైర్ఘ్యం (మూర్తి 2 (ఎ)) నుండి ఆకార పరిమాణం యొక్క సూత్రం ఆధారంగా కప్లింగ్ స్థానాన్ని యాంత్రికంగా కదిలించడం ద్వారా తరంగదైర్ఘ్యం ట్యూనింగ్ సాధించవచ్చు. ట్యూనబుల్ పనితీరు మరియు వడపోత బ్యాండ్‌విడ్త్ మూర్తి 2 (బి) మరియు (సి) లో చూపబడింది. అదనంగా, పరికరం ఉప-నానోమీటర్ ఖచ్చితత్వంతో ఆప్టికల్ డిస్ప్లేస్‌మెంట్ సెన్సింగ్‌ను గ్రహించగలదు.

మూర్తి 2. ట్యూనబుల్ ఆప్టికల్ ఫిల్టర్ (ఎ), ట్యూనబుల్ పెర్ఫార్మెన్స్ (బి) మరియు ఫిల్టర్ బ్యాండ్‌విడ్త్ (సి) యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం (సి)

WGM మైక్రోఫ్లూయిడ్ డ్రాప్ రెసొనేటర్

మైక్రోఫ్లూయిడ్ చిప్‌లో, ముఖ్యంగా నూనెలోని బిందువు (బిందువు ఇన్-ఆయిల్), ఉపరితల ఉద్రిక్తత యొక్క లక్షణాల కారణంగా, పదుల లేదా వందల మైక్రాన్ల వ్యాసం కోసం, ఇది నూనెలో సస్పెండ్ చేయబడుతుంది, ఇది దాదాపు ఖచ్చితమైన గోళాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. వక్రీభవన సూచిక యొక్క ఆప్టిమైజేషన్ ద్వారా, బిందువు 108 కన్నా ఎక్కువ నాణ్యత కారకాలతో కూడిన సరైన గోళాకార ప్రతిధ్వని. ఇది చమురులో బాష్పీభవనం యొక్క సమస్యను కూడా నివారిస్తుంది. సాపేక్షంగా పెద్ద బిందువుల కోసం, సాంద్రత తేడాల కారణంగా అవి ఎగువ లేదా దిగువ వైపు గోడలపై “కూర్చుంటాయి”. ఈ రకమైన బిందువు పార్శ్వ ఉత్తేజిత మోడ్‌ను మాత్రమే ఉపయోగించగలదు.