എന്താണ് മൈക്രോ-നാനോ ഫോട്ടോണിക്സ്?

മൈക്രോ-നാനോ ഫോട്ടോണിക്സ് പ്രധാനമായും മൈക്രോ, നാനോ സ്കെയിലിൽ പ്രകാശവും ദ്രവ്യവും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തന നിയമവും പ്രകാശ ഉത്പാദനം, സംപ്രേഷണം, നിയന്ത്രണം, കണ്ടെത്തൽ, സെൻസിംഗ് എന്നിവയിൽ അതിൻ്റെ പ്രയോഗവും പഠിക്കുന്നു. മൈക്രോ-നാനോ ഫോട്ടോണിക്സ് ഉപ-തരംഗദൈർഘ്യ ഉപകരണങ്ങൾക്ക് ഫോട്ടോൺ സംയോജനത്തിൻ്റെ അളവ് ഫലപ്രദമായി മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയും, കൂടാതെ ഇത് ഇലക്ട്രോണിക് ചിപ്പുകൾ പോലെയുള്ള ഒരു ചെറിയ ഒപ്റ്റിക്കൽ ചിപ്പിലേക്ക് ഫോട്ടോണിക് ഉപകരണങ്ങളെ സംയോജിപ്പിക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. മൈക്രോ-നാനോ ഫോട്ടോണിക്‌സിൻ്റെ ഒരു പുതിയ മേഖലയാണ് നാനോ-സർഫേസ് പ്ലാസ്‌മോണിക്‌സ്, ഇത് പ്രധാനമായും ലോഹ നാനോ ഘടനകളിലെ പ്രകാശവും ദ്രവ്യവും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനത്തെ പഠിക്കുന്നു. ചെറിയ വലിപ്പം, ഉയർന്ന വേഗത, പരമ്പരാഗത ഡിഫ്രാക്ഷൻ പരിധി മറികടക്കൽ എന്നിവയുടെ സവിശേഷതകളുണ്ട്. നാനോ-ഫിൽട്ടർ, തരംഗദൈർഘ്യം ഡിവിഷൻ മൾട്ടിപ്ലക്‌സർ, ഒപ്റ്റിക്കൽ സ്വിച്ച്, ലേസർ, മറ്റ് മൈക്രോ-നാനോ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയുടെ അടിസ്ഥാനം, പ്രാദേശിക ഫീൽഡ് മെച്ചപ്പെടുത്തലും അനുരണന ഫിൽട്ടറിംഗ് സവിശേഷതകളും ഉള്ള നാനോപ്ലാസ്മ-വേവ്ഗൈഡ് ഘടനയാണ്. ഒപ്റ്റിക്കൽ മൈക്രോകാവിറ്റികൾ പ്രകാശത്തെ ചെറിയ പ്രദേശങ്ങളിലേക്ക് പരിമിതപ്പെടുത്തുകയും പ്രകാശവും ദ്രവ്യവും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം വളരെയധികം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ, ഉയർന്ന ഗുണമേന്മയുള്ള ഘടകം ഉള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ മൈക്രോകാവിറ്റി ഉയർന്ന സെൻസിറ്റിവിറ്റി സെൻസിംഗിൻ്റെയും കണ്ടെത്തലിൻ്റെയും ഒരു പ്രധാന മാർഗമാണ്.

WGM മൈക്രോകാവിറ്റി

സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, ഒപ്റ്റിക്കൽ മൈക്രോകാവിറ്റി അതിൻ്റെ മികച്ച പ്രയോഗ സാധ്യതയും ശാസ്ത്രീയ പ്രാധാന്യവും കാരണം വളരെയധികം ശ്രദ്ധ ആകർഷിച്ചു. ഒപ്റ്റിക്കൽ മൈക്രോകാവിറ്റിയിൽ പ്രധാനമായും മൈക്രോസ്ഫിയർ, മൈക്രോ കോളം, മൈക്രോറിംഗ്, മറ്റ് ജ്യാമിതികൾ എന്നിവ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഇത് ഒരുതരം രൂപാന്തര ആശ്രിത ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസൊണേറ്ററാണ്. മൈക്രോകാവിറ്റികളിലെ പ്രകാശ തരംഗങ്ങൾ മൈക്രോകാവിറ്റി ഇൻ്റർഫേസിൽ പൂർണ്ണമായി പ്രതിഫലിക്കുന്നു, അതിൻ്റെ ഫലമായി വിസ്പറിംഗ് ഗാലറി മോഡ് (WGM) എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു അനുരണന മോഡ് ഉണ്ടാകുന്നു. മറ്റ് ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസൊണേറ്ററുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, മൈക്രോ റെസൊണേറ്ററുകൾക്ക് ഉയർന്ന ക്യു മൂല്യം (106-നേക്കാൾ കൂടുതൽ), കുറഞ്ഞ മോഡ് വോളിയം, ചെറിയ വലിപ്പം, എളുപ്പമുള്ള സംയോജനം മുതലായവയുടെ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ഉണ്ട്, കൂടാതെ ഉയർന്ന സെൻസിറ്റിവിറ്റി ബയോകെമിക്കൽ സെൻസിംഗ്, അൾട്രാ-ലോ ത്രെഷോൾഡ് ലേസർ എന്നിവയിലും പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. രേഖീയമല്ലാത്ത പ്രവർത്തനം. മൈക്രോകാവിറ്റികളുടെ വ്യത്യസ്ത ഘടനകളുടെയും വ്യത്യസ്ത രൂപങ്ങളുടെയും സവിശേഷതകൾ കണ്ടെത്തുകയും പഠിക്കുകയും ഈ പുതിയ സവിശേഷതകൾ പ്രയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ് ഞങ്ങളുടെ ഗവേഷണ ലക്ഷ്യം. പ്രധാന ഗവേഷണ ദിശകളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു: WGM മൈക്രോകാവിറ്റിയുടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ സ്വഭാവസവിശേഷതകളുടെ ഗവേഷണം, മൈക്രോകാവിറ്റിയുടെ ഫാബ്രിക്കേഷൻ ഗവേഷണം, മൈക്രോകാവിറ്റിയുടെ ആപ്ലിക്കേഷൻ ഗവേഷണം മുതലായവ.

WGM മൈക്രോകാവിറ്റി ബയോകെമിക്കൽ സെൻസിംഗ്

പരീക്ഷണത്തിൽ, സെൻസിംഗ് മെഷർമെൻ്റിനായി ഫോർ-ഓർഡർ ഹൈ-ഓർഡർ WGM മോഡ് M1(FIG. 1(a)) ഉപയോഗിച്ചു. ലോ-ഓർഡർ മോഡുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഉയർന്ന ഓർഡർ മോഡിൻ്റെ സെൻസിറ്റിവിറ്റി വളരെയധികം മെച്ചപ്പെട്ടു (FIG. 1(b)).

ചിത്രം 1. മൈക്രോകാപ്പിലറി അറയുടെ റെസൊണൻസ് മോഡ് (എ) അതിൻ്റെ അനുബന്ധ റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്സ് സെൻസിറ്റിവിറ്റി (ബി)

ഉയർന്ന Q മൂല്യമുള്ള ട്യൂൺ ചെയ്യാവുന്ന ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫിൽട്ടർ

ആദ്യം, റേഡിയൽ സാവധാനം മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന സിലിണ്ടർ മൈക്രോകാവിറ്റി പുറത്തെടുക്കുന്നു, തുടർന്ന് അനുരണന തരംഗദൈർഘ്യം മുതൽ ആകൃതി വലുപ്പത്തിൻ്റെ തത്വത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി കപ്ലിംഗ് സ്ഥാനം യാന്ത്രികമായി നീക്കുന്നതിലൂടെ തരംഗദൈർഘ്യ ട്യൂണിംഗ് നേടാനാകും (ചിത്രം 2 (എ)). ട്യൂൺ ചെയ്യാവുന്ന പ്രകടനവും ഫിൽട്ടറിംഗ് ബാൻഡ്‌വിഡ്‌ത്തും ചിത്രം 2 (ബി), (സി) എന്നിവയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. കൂടാതെ, ഉപ-നാനോമീറ്റർ കൃത്യതയോടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡിസ്‌പ്ലേസ്‌മെൻ്റ് സെൻസിംഗ് തിരിച്ചറിയാൻ ഉപകരണത്തിന് കഴിയും.

ചിത്രം 2. ട്യൂണബിൾ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫിൽട്ടറിൻ്റെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം (എ), ട്യൂണബിൾ പെർഫോമൻസ് (ബി), ഫിൽട്ടർ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് (സി)

WGM മൈക്രോഫ്ലൂയിഡിക് ഡ്രോപ്പ് റെസൊണേറ്റർ

മൈക്രോഫ്ലൂയിഡിക് ചിപ്പിൽ, പ്രത്യേകിച്ച് എണ്ണയിലെ തുള്ളി (ഡ്രോപ്ലെറ്റ് ഇൻ-ഓയിൽ), ഉപരിതല പിരിമുറുക്കത്തിൻ്റെ പ്രത്യേകതകൾ കാരണം, പതിനായിരക്കണക്കിന് അല്ലെങ്കിൽ നൂറുകണക്കിന് മൈക്രോണുകളുടെ വ്യാസത്തിന്, ഇത് എണ്ണയിൽ സസ്പെൻഡ് ചെയ്യപ്പെടും, ഇത് ഏകദേശം രൂപപ്പെടും. തികഞ്ഞ ഗോളം. റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്‌സിൻ്റെ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ വഴി, തുള്ളികൾ തന്നെ 108-ൽ കൂടുതൽ ഗുണമേന്മയുള്ള ഘടകം ഉള്ള ഒരു തികഞ്ഞ ഗോളാകൃതിയിലുള്ള അനുരണനമാണ്. ഇത് എണ്ണയിലെ ബാഷ്പീകരണ പ്രശ്‌നവും ഒഴിവാക്കുന്നു. താരതമ്യേന വലിയ തുള്ളികൾക്ക്, സാന്ദ്രത വ്യത്യാസങ്ങൾ കാരണം അവ മുകളിലോ താഴെയോ ഉള്ള ഭിത്തികളിൽ "ഇരുന്നു". ഇത്തരത്തിലുള്ള തുള്ളിക്ക് ലാറ്ററൽ എക്‌സിറ്റേഷൻ മോഡ് മാത്രമേ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയൂ.