ಮೈಕ್ರೋ-ನ್ಯಾನೋ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಎಂದರೇನು?

ಮೈಕ್ರೋ-ನ್ಯಾನೊ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕು ಮತ್ತು ವಸ್ತುವಿನ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ನಿಯಮವನ್ನು ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ಉತ್ಪಾದನೆ, ಪ್ರಸರಣ, ನಿಯಂತ್ರಣ, ಪತ್ತೆ ಮತ್ತು ಸಂವೇದನೆಯಲ್ಲಿ ಅದರ ಅನ್ವಯವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಮೈಕ್ರೋ-ನ್ಯಾನೋ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಉಪ-ತರಂಗಾಂತರ ಸಾಧನಗಳು ಫೋಟಾನ್ ಏಕೀಕರಣದ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಚಿಪ್‌ಗಳಂತಹ ಸಣ್ಣ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಚಿಪ್‌ಗೆ ಫೋಟೊನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಿದೆ. ನ್ಯಾನೊ-ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ಲಾಸ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಮೈಕ್ರೋ-ನ್ಯಾನೊ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್‌ನ ಹೊಸ ಕ್ಷೇತ್ರವಾಗಿದೆ, ಇದು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಲೋಹದ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬೆಳಕು ಮತ್ತು ವಸ್ತುವಿನ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇದು ಸಣ್ಣ ಗಾತ್ರದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗ ಮತ್ತು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ವಿವರ್ತನೆಯ ಮಿತಿಯನ್ನು ಮೀರಿಸುತ್ತದೆ. ಉತ್ತಮ ಸ್ಥಳೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರ ವರ್ಧನೆ ಮತ್ತು ಅನುರಣನ ಫಿಲ್ಟರಿಂಗ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ನ್ಯಾನೊಪ್ಲಾಸ್ಮಾ-ವೇವ್‌ಗೈಡ್ ರಚನೆಯು ನ್ಯಾನೊ-ಫಿಲ್ಟರ್, ತರಂಗಾಂತರ ವಿಭಾಗದ ಮಲ್ಟಿಪ್ಲೆಕ್ಸರ್, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ವಿಚ್, ಲೇಸರ್ ಮತ್ತು ಇತರ ಮೈಕ್ರೋ-ನ್ಯಾನೊ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಾಧನಗಳ ಆಧಾರವಾಗಿದೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಕ್ಯಾವಿಟಿಗಳು ಬೆಳಕನ್ನು ಸಣ್ಣ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಗೆ ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಬೆಳಕು ಮತ್ತು ವಸ್ತುವಿನ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಅಂಶವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಕ್ಯಾವಿಟಿಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆಯ ಸಂವೇದನೆ ಮತ್ತು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವಿಕೆಯ ಪ್ರಮುಖ ಮಾರ್ಗವಾಗಿದೆ.

WGM ಮೈಕ್ರೋಕ್ಯಾವಿಟಿ

ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಕ್ಯಾವಿಟಿಯು ಅದರ ಉತ್ತಮ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಮತ್ತು ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಪ್ರಾಮುಖ್ಯತೆಯಿಂದಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ಗಮನ ಸೆಳೆದಿದೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಕ್ಯಾವಿಟಿ ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಪಿಯರ್, ಮೈಕ್ರೋಕಾಲಮ್, ಮೈಕ್ರೊರಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಇತರ ಜ್ಯಾಮಿತಿಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಇದು ಒಂದು ರೀತಿಯ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಅವಲಂಬಿತ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ರೆಸೋನೇಟರ್ ಆಗಿದೆ. ಮೈಕ್ರೋಕ್ಯಾವಿಟಿಗಳಲ್ಲಿನ ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗಗಳು ಮೈಕ್ರೊಕ್ಯಾವಿಟಿ ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಪ್ರತಿಫಲಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಪಿಸುಗುಟ್ಟುವ ಗ್ಯಾಲರಿ ಮೋಡ್ (WGM) ಎಂಬ ಅನುರಣನ ಮೋಡ್ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಇತರ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ರೆಸೋನೇಟರ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಮೈಕ್ರೊರೆಸೋನೇಟರ್‌ಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ Q ಮೌಲ್ಯ (106 ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು), ಕಡಿಮೆ ಮೋಡ್ ವಾಲ್ಯೂಮ್, ಸಣ್ಣ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಸುಲಭ ಏಕೀಕರಣ ಇತ್ಯಾದಿ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ-ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆಯ ಜೀವರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂವೇದನೆ, ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಲೋ ಥ್ರೆಶೋಲ್ಡ್ ಲೇಸರ್ ಮತ್ತು ಗೆ ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗಿದೆ. ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಕ್ರಿಯೆ. ನಮ್ಮ ಸಂಶೋಧನಾ ಗುರಿಯು ವಿಭಿನ್ನ ರಚನೆಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೋಕ್ಯಾವಿಟಿಗಳ ವಿಭಿನ್ನ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದು ಮತ್ತು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವುದು ಮತ್ತು ಈ ಹೊಸ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವುದು. ಮುಖ್ಯ ಸಂಶೋಧನಾ ನಿರ್ದೇಶನಗಳು ಸೇರಿವೆ: WGM ಮೈಕ್ರೋಕ್ಯಾವಿಟಿಯ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಸಂಶೋಧನೆ, ಮೈಕ್ರೋಕ್ಯಾವಿಟಿಯ ಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಶನ್ ಸಂಶೋಧನೆ, ಮೈಕ್ರೋಕ್ಯಾವಿಟಿಯ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಸಂಶೋಧನೆ, ಇತ್ಯಾದಿ.

WGM ಮೈಕ್ರೋಕ್ಯಾವಿಟಿ ಬಯೋಕೆಮಿಕಲ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್

ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ, ನಾಲ್ಕು-ಕ್ರಮದ ಉನ್ನತ-ಕ್ರಮದ WGM ಮೋಡ್ M1(FIG. 1(a)) ಅನ್ನು ಸಂವೇದನಾ ಮಾಪನಕ್ಕಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗಿದೆ. ಕಡಿಮೆ-ಆರ್ಡರ್ ಮೋಡ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಹೈ-ಆರ್ಡರ್ ಮೋಡ್‌ನ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆಯು ಹೆಚ್ಚು ಸುಧಾರಿಸಿದೆ (FIG. 1(b)).

ಚಿತ್ರ 1. ಮೈಕ್ರೋಕ್ಯಾಪಿಲ್ಲರಿ ಕುಹರದ ಅನುರಣನ ಮೋಡ್ (a) ಮತ್ತು ಅದರ ಅನುಗುಣವಾದ ವಕ್ರೀಕಾರಕ ಸೂಚ್ಯಂಕ ಸಂವೇದನೆ (b)

ಹೆಚ್ಚಿನ Q ಮೌಲ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫಿಲ್ಟರ್

ಮೊದಲಿಗೆ, ರೇಡಿಯಲ್ ನಿಧಾನವಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತಿರುವ ಸಿಲಿಂಡರಾಕಾರದ ಮೈಕ್ರೋಕ್ಯಾವಿಟಿಯನ್ನು ಹೊರತೆಗೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಅನುರಣನ ತರಂಗಾಂತರದಿಂದ ಆಕಾರದ ಗಾತ್ರದ ತತ್ವವನ್ನು ಆಧರಿಸಿ ಜೋಡಣೆಯ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕವಾಗಿ ಚಲಿಸುವ ಮೂಲಕ ತರಂಗಾಂತರದ ಶ್ರುತಿ ಸಾಧಿಸಬಹುದು (ಚಿತ್ರ 2 (ಎ)). ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಫಿಲ್ಟರಿಂಗ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಅನ್ನು ಚಿತ್ರ 2 (ಬಿ) ಮತ್ತು (ಸಿ) ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಸಾಧನವು ಉಪ-ನ್ಯಾನೋಮೀಟರ್ ನಿಖರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಡಿಸ್ಪ್ಲೇಸ್ಮೆಂಟ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಬಹುದು.

ಚಿತ್ರ 2. ಟ್ಯೂನಬಲ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫಿಲ್ಟರ್ (ಎ), ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ (ಬಿ) ಮತ್ತು ಫಿಲ್ಟರ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ (ಸಿ) ನ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರ

WGM ಮೈಕ್ರೋಫ್ಲೂಯಿಡಿಕ್ ಡ್ರಾಪ್ ರೆಸೋನೇಟರ್

ಮೈಕ್ರೊಫ್ಲೂಯಿಡಿಕ್ ಚಿಪ್‌ನಲ್ಲಿ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಎಣ್ಣೆಯಲ್ಲಿನ ಸಣ್ಣಹನಿಗಾಗಿ (ಎಣ್ಣೆಯಲ್ಲಿನ ಹನಿ), ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ, ಹತ್ತಾರು ಅಥವಾ ನೂರಾರು ಮೈಕ್ರಾನ್‌ಗಳ ವ್ಯಾಸಕ್ಕಾಗಿ, ಅದನ್ನು ಎಣ್ಣೆಯಲ್ಲಿ ಅಮಾನತುಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಸುಮಾರು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ ಪರಿಪೂರ್ಣ ಗೋಳ. ವಕ್ರೀಕಾರಕ ಸೂಚ್ಯಂಕದ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ಮೂಲಕ, ಸಣ್ಣಹನಿಯು 108 ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಅಂಶವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪರಿಪೂರ್ಣ ಗೋಲಾಕಾರದ ಅನುರಣಕವಾಗಿದೆ. ಇದು ತೈಲದಲ್ಲಿನ ಆವಿಯಾಗುವಿಕೆಯ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಸಹ ತಪ್ಪಿಸುತ್ತದೆ. ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಹನಿಗಳಿಗೆ, ಸಾಂದ್ರತೆಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳಿಂದಾಗಿ ಅವರು ಮೇಲಿನ ಅಥವಾ ಕೆಳಗಿನ ಬದಿಯ ಗೋಡೆಗಳ ಮೇಲೆ "ಕುಳಿತುಕೊಳ್ಳುತ್ತಾರೆ". ಈ ರೀತಿಯ ಹನಿಗಳು ಲ್ಯಾಟರಲ್ ಎಕ್ಸಿಟೇಶನ್ ಮೋಡ್ ಅನ್ನು ಮಾತ್ರ ಬಳಸಬಹುದು.