ಮೈಕ್ರೋ-ನ್ಯಾನೊ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಎಂದರೇನು?

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

WGM ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕುಹರ

ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಕಾವಿಟಿಯು ಅದರ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅನ್ವಯಿಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಮತ್ತು ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಮಹತ್ವದಿಂದಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಗಮನವನ್ನು ಸೆಳೆದಿದೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಕಾವಿಟಿಯು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಪಿಯರ್, ಮೈಕ್ರೋಕಾಲಮ್, ಮೈಕ್ರೋರಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಇತರ ಜ್ಯಾಮಿತಿಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಇದು ಒಂದು ರೀತಿಯ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಅವಲಂಬಿತ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ರೆಸೋನೇಟರ್ ಆಗಿದೆ. ಮೈಕ್ರೋಕಾವಿಟಿಗಳಲ್ಲಿನ ಬೆಳಕಿನ ಅಲೆಗಳು ಮೈಕ್ರೋಕಾವಿಟಿ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಪ್ರತಿಫಲಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ವಿಸ್ಪರಿಂಗ್ ಗ್ಯಾಲರಿ ಮೋಡ್ (WGM) ಎಂಬ ಅನುರಣನ ಮೋಡ್ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಇತರ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ರೆಸೋನೇಟರ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಮೈಕ್ರೋಕಾವಿಟಿಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ Q ಮೌಲ್ಯ (106 ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು), ಕಡಿಮೆ ಮೋಡ್ ಪರಿಮಾಣ, ಸಣ್ಣ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಸುಲಭ ಏಕೀಕರಣ ಇತ್ಯಾದಿಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆಯ ಜೀವರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂವೇದನೆ, ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಲೋ ಥ್ರೆಶೋಲ್ಡ್ ಲೇಸರ್ ಮತ್ತು ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಕ್ರಿಯೆಗೆ ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗಿದೆ. ವಿಭಿನ್ನ ರಚನೆಗಳು ಮತ್ತು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕುಳಿಗಳ ವಿಭಿನ್ನ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದು ಮತ್ತು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವುದು ಮತ್ತು ಈ ಹೊಸ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವುದು ನಮ್ಮ ಸಂಶೋಧನಾ ಗುರಿಯಾಗಿದೆ. ಮುಖ್ಯ ಸಂಶೋಧನಾ ನಿರ್ದೇಶನಗಳು ಸೇರಿವೆ: WGM ಮೈಕ್ರೋಕಾವಿಟಿಯ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಸಂಶೋಧನೆ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕುಳಿಯ ಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಶನ್ ಸಂಶೋಧನೆ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕುಳಿಯ ಅನ್ವಯಿಕ ಸಂಶೋಧನೆ, ಇತ್ಯಾದಿ.

WGM ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕುಹರದ ಜೀವರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂವೇದನೆ

ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ, ನಾಲ್ಕು-ಕ್ರಮಾಂಕದ ಉನ್ನತ-ಕ್ರಮಾಂಕದ WGM ಮೋಡ್ M1(ಚಿತ್ರ 1(a)) ಅನ್ನು ಸಂವೇದನಾ ಮಾಪನಕ್ಕಾಗಿ ಬಳಸಲಾಯಿತು. ಕಡಿಮೆ-ಕ್ರಮಾಂಕದ ಮೋಡ್‌ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಉನ್ನತ-ಕ್ರಮಾಂಕದ ಮೋಡ್‌ನ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆಯು ಹೆಚ್ಚು ಸುಧಾರಿಸಿದೆ (ಚಿತ್ರ 1(b)).

ಚಿತ್ರ 1. ಮೈಕ್ರೋಕ್ಯಾಪಿಲರಿ ಕುಹರದ ಅನುರಣನ ಮೋಡ್ (ಎ) ಮತ್ತು ಅದರ ಅನುಗುಣವಾದ ವಕ್ರೀಭವನ ಸೂಚ್ಯಂಕ ಸಂವೇದನೆ (ಬಿ)

ಹೆಚ್ಚಿನ Q ಮೌಲ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫಿಲ್ಟರ್

ಮೊದಲಿಗೆ, ನಿಧಾನವಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತಿರುವ ರೇಡಿಯಲ್ ಸಿಲಿಂಡರಾಕಾರದ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕುಹರವನ್ನು ಹೊರತೆಗೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ನಂತರ ಅನುರಣನ ತರಂಗಾಂತರದಿಂದ ಆಕಾರ ಗಾತ್ರದ ತತ್ವದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಜೋಡಿಸುವ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕವಾಗಿ ಚಲಿಸುವ ಮೂಲಕ ತರಂಗಾಂತರ ಶ್ರುತಿ ಸಾಧಿಸಬಹುದು (ಚಿತ್ರ 2 (ಎ)). ಟ್ಯೂನಬಲ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಫಿಲ್ಟರಿಂಗ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಅನ್ನು ಚಿತ್ರ 2 (ಬಿ) ಮತ್ತು (ಸಿ) ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಸಾಧನವು ಉಪ-ನ್ಯಾನೋಮೀಟರ್ ನಿಖರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ಥಳಾಂತರ ಸಂವೇದನೆಯನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಬಹುದು.

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

WGM ಮೈಕ್ರೋಫ್ಲೂಯಿಡಿಕ್ ಡ್ರಾಪ್ ರೆಸೋನೇಟರ್

ಮೈಕ್ರೋಫ್ಲೂಯಿಡಿಕ್ ಚಿಪ್‌ನಲ್ಲಿ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಎಣ್ಣೆಯಲ್ಲಿರುವ ಹನಿಗೆ (ಎಣ್ಣೆಯಲ್ಲಿರುವ ಹನಿ), ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ, ಹತ್ತಾರು ಅಥವಾ ನೂರಾರು ಮೈಕ್ರಾನ್‌ಗಳ ವ್ಯಾಸಕ್ಕೆ, ಅದು ಎಣ್ಣೆಯಲ್ಲಿ ಅಮಾನತುಗೊಂಡು ಬಹುತೇಕ ಪರಿಪೂರ್ಣ ಗೋಳವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ವಕ್ರೀಭವನ ಸೂಚ್ಯಂಕದ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ಮೂಲಕ, ಹನಿಯು 108 ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಅಂಶವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪರಿಪೂರ್ಣ ಗೋಳಾಕಾರದ ಅನುರಣಕವಾಗಿದೆ. ಇದು ಎಣ್ಣೆಯಲ್ಲಿ ಆವಿಯಾಗುವಿಕೆಯ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಸಹ ತಪ್ಪಿಸುತ್ತದೆ. ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಹನಿಗಳಿಗೆ, ಸಾಂದ್ರತೆಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳಿಂದಾಗಿ ಅವು ಮೇಲಿನ ಅಥವಾ ಕೆಳಗಿನ ಬದಿಯ ಗೋಡೆಗಳ ಮೇಲೆ "ಕುಳಿತುಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ". ಈ ರೀತಿಯ ಹನಿಯು ಪಾರ್ಶ್ವ ಪ್ರಚೋದನೆಯ ಮೋಡ್ ಅನ್ನು ಮಾತ್ರ ಬಳಸಬಹುದು.