માઇક્રો-નેનો ફોટોનિક્સ શું છે?

માઈક્રો-નેનો ફોટોનિક્સ મુખ્યત્વે સૂક્ષ્મ અને નેનો સ્કેલ પર પ્રકાશ અને દ્રવ્ય વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના કાયદાનો અભ્યાસ કરે છે અને પ્રકાશ જનરેશન, ટ્રાન્સમિશન, રેગ્યુલેશન, ડિટેક્શન અને સેન્સિંગમાં તેનો ઉપયોગ કરે છે. માઇક્રો-નેનો ફોટોનિક્સ પેટા-તરંગલંબાઇ ઉપકરણો ફોટોન એકીકરણની ડિગ્રીને અસરકારક રીતે સુધારી શકે છે, અને તે ઇલેક્ટ્રોનિક ચિપ્સ જેવી નાની ઓપ્ટિકલ ચિપમાં ફોટોનિક ઉપકરણોને એકીકૃત કરે તેવી અપેક્ષા છે. નેનો-સરફેસ પ્લાઝમોનિક્સ એ માઇક્રો-નેનો ફોટોનિક્સનું નવું ક્ષેત્ર છે, જે મુખ્યત્વે મેટલ નેનોસ્ટ્રક્ચર્સમાં પ્રકાશ અને દ્રવ્ય વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો અભ્યાસ કરે છે. તે નાના કદ, ઉચ્ચ ગતિ અને પરંપરાગત વિવર્તન મર્યાદાને દૂર કરવાની લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે. નેનોપ્લાઝ્મા-વેવગાઇડ માળખું, જે સારી સ્થાનિક ક્ષેત્ર વૃદ્ધિ અને રેઝોનન્સ ફિલ્ટરિંગ લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે, તે નેનો-ફિલ્ટર, વેવલેન્થ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સર, ઓપ્ટિકલ સ્વીચ, લેસર અને અન્ય માઇક્રો-નેનો ઓપ્ટિકલ ઉપકરણોનો આધાર છે. ઓપ્ટિકલ માઇક્રોકેવિટીઝ પ્રકાશને નાના વિસ્તારો સુધી મર્યાદિત કરે છે અને પ્રકાશ અને પદાર્થ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને મોટા પ્રમાણમાં વધારે છે. તેથી, ઉચ્ચ ગુણવત્તાના પરિબળ સાથેની ઓપ્ટિકલ માઇક્રોકેવિટી એ ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા સંવેદના અને તપાસની એક મહત્વપૂર્ણ રીત છે.

WGM માઇક્રોકેવિટી

તાજેતરના વર્ષોમાં, ઓપ્ટિકલ માઇક્રોકેવિટીએ તેની મહાન એપ્લિકેશન સંભવિતતા અને વૈજ્ઞાનિક મહત્વને કારણે ખૂબ ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું છે. ઓપ્ટિકલ માઇક્રોકેવિટીમાં મુખ્યત્વે માઇક્રોસ્ફિયર, માઇક્રોકોલમ, માઇક્રોરિંગ અને અન્ય ભૂમિતિઓનો સમાવેશ થાય છે. તે એક પ્રકારનું મોર્ફોલોજિક આધારિત ઓપ્ટિકલ રેઝોનેટર છે. માઇક્રોકેવિટીમાં પ્રકાશ તરંગો સંપૂર્ણપણે માઇક્રોકેવિટી ઇન્ટરફેસ પર પ્રતિબિંબિત થાય છે, જેના પરિણામે વ્હિસ્પરિંગ ગેલેરી મોડ (WGM) તરીકે ઓળખાતા રેઝોનન્સ મોડમાં પરિણમે છે. અન્ય ઓપ્ટિકલ રેઝોનેટરની તુલનામાં, માઇક્રોરેસોનેટર્સમાં ઉચ્ચ ક્યૂ મૂલ્ય (106 કરતાં વધુ), નીચા મોડ વોલ્યુમ, નાના કદ અને સરળ એકીકરણ વગેરેની લાક્ષણિકતાઓ છે અને તે ઉચ્ચ-સંવેદનશીલતા બાયોકેમિકલ સેન્સિંગ, અલ્ટ્રા-લો થ્રેશોલ્ડ લેસર અને પર લાગુ કરવામાં આવી છે. બિનરેખીય ક્રિયા. અમારું સંશોધન ધ્યેય માઇક્રોકેવિટીઝની વિવિધ રચનાઓ અને વિવિધ મોર્ફોલોજીની લાક્ષણિકતાઓ શોધવા અને તેનો અભ્યાસ કરવાનો છે અને આ નવી લાક્ષણિકતાઓને લાગુ કરવાનો છે. મુખ્ય સંશોધન દિશાઓમાં સમાવેશ થાય છે: WGM માઇક્રોકેવિટીનું ઓપ્ટિકલ લાક્ષણિકતાઓ સંશોધન, માઇક્રોકેવિટીનું ફેબ્રિકેશન સંશોધન, માઇક્રોકેવિટીનું એપ્લિકેશન સંશોધન, વગેરે.

WGM માઇક્રોકેવિટી બાયોકેમિકલ સેન્સિંગ

પ્રયોગમાં, સેન્સિંગ માપન માટે ચાર-ઓર્ડર હાઇ-ઓર્ડર WGM મોડ M1(FIG. 1(a)) નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. લો-ઓર્ડર મોડની સરખામણીમાં, હાઈ-ઓર્ડર મોડની સંવેદનશીલતામાં ઘણો સુધારો થયો હતો (FIG. 1(b)).

આકૃતિ 1. માઇક્રોકેપિલરી પોલાણનો રેઝોનન્સ મોડ (a) અને તેની અનુરૂપ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સંવેદનશીલતા (b)

ઉચ્ચ Q મૂલ્ય સાથે ટ્યુનેબલ ઓપ્ટિકલ ફિલ્ટર

પ્રથમ, રેડિયલ ધીમે ધીમે બદલાતા નળાકાર માઇક્રોકેવિટીને બહાર ખેંચવામાં આવે છે, અને પછી રેઝોનન્ટ તરંગલંબાઇ (આકૃતિ 2 (a)) થી આકારના કદના સિદ્ધાંતના આધારે યાંત્રિક રીતે કપ્લીંગ સ્થિતિને ખસેડીને તરંગલંબાઇ ટ્યુનિંગ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. ટ્યુનેબલ પર્ફોર્મન્સ અને ફિલ્ટરિંગ બેન્ડવિડ્થ આકૃતિ 2 (b) અને (c) માં બતાવવામાં આવી છે. વધુમાં, ઉપકરણ સબ-નેનોમીટર ચોકસાઈ સાથે ઓપ્ટિકલ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ સેન્સિંગને અનુભવી શકે છે.

આકૃતિ 2. ટ્યુનેબલ ઓપ્ટિકલ ફિલ્ટર (a), ટ્યુનેબલ પર્ફોર્મન્સ (b) અને ફિલ્ટર બેન્ડવિડ્થ (c) ની યોજનાકીય રેખાકૃતિ

WGM માઇક્રોફ્લુઇડિક ડ્રોપ રેઝોનેટર

માઇક્રોફ્લુઇડિક ચિપમાં, ખાસ કરીને તેલમાં ટીપું (ટીપું ઇન-ઓઇલ) માટે, સપાટીના તણાવની લાક્ષણિકતાઓને લીધે, દસ અથવા તો સેંકડો માઇક્રોનના વ્યાસ માટે, તે તેલમાં સસ્પેન્ડ કરવામાં આવશે, લગભગ રચના કરે છે. સંપૂર્ણ ક્ષેત્ર. રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના ઑપ્ટિમાઇઝેશન દ્વારા, ટીપું પોતે 108 થી વધુ ગુણવત્તાના પરિબળ સાથે સંપૂર્ણ ગોળાકાર રેઝોનેટર છે. તે તેલમાં બાષ્પીભવનની સમસ્યાને પણ ટાળે છે. પ્રમાણમાં મોટા ટીપાં માટે, તેઓ ઘનતાના તફાવતને કારણે ઉપરની અથવા નીચેની બાજુની દિવાલો પર "બેસશે". આ પ્રકારની ટીપું ફક્ત બાજુની ઉત્તેજના મોડનો ઉપયોગ કરી શકે છે.