Mikro-nano fotonikak batez ere argiaren eta materiaren arteko elkarrekintzaren legea aztertzen du mikro eta nano eskalan, eta argiaren sorreran, transmisioan, erregulazioan, detekzioan eta sentsoreetan duen aplikazioa. Mikro-nano fotonika uhin-luzera azpiko gailuek fotoien integrazio maila hobetu dezakete eraginkortasunez, eta gailu fotonikoak txip optiko txiki batean integratzea espero da, txip elektronikoen antzera. Nano-gainazaleko plasmonika mikro-nano fotonikaren arlo berri bat da, eta batez ere nanoegituretan argiaren eta materiaren arteko elkarrekintza aztertzen du. Tamaina txikia, abiadura handia eta difrakzio-muga tradizionala gainditzea ditu ezaugarri. Nanoplasma-uhin-gida egitura, tokiko eremuaren hobekuntza eta erresonantzia-iragazketa ezaugarri onak dituena, nano-iragazkiaren, uhin-luzera zatitzeko multiplexadorearen, etengailu optikoaren, laserraren eta beste mikro-nano gailu optiko batzuen oinarria da. Mikrobarrunbe optikoek argia eskualde txikietara mugatzen dute eta argiaren eta materiaren arteko elkarrekintza asko hobetzen dute. Beraz, kalitate-faktore handiko mikrobarrunbe optikoa sentikortasun handiko sentsore eta detekziorako modu garrantzitsua da.
WGM mikrobarrunbea
Azken urteotan, mikrobarrunbe optikoak arreta handia erakarri du bere aplikazio potentzial handiagatik eta garrantzi zientifikoagatik. Mikrobarrunbe optikoa batez ere mikroesferaz, mikrozutabeez, mikroeraztunez eta beste geometria batzuez osatuta dago. Morfologikoki menpeko erresonadore optiko mota bat da. Mikrobarrunbeetako argi-uhinak mikrobarrunbearen interfazean islatzen dira guztiz, xuxurla galeria modua (WGM) izeneko erresonantzia modua sortuz. Beste erresonadore optiko batzuekin alderatuta, mikrorresonadoreek Q balio altua (106 baino handiagoa), modu-bolumen baxua, tamaina txikia eta integrazio erraza dituzte, etab., eta sentikortasun handiko detekzio biokimikoan, atalase ultra-baxuko laserrean eta ekintza ez-linealean aplikatu dira. Gure ikerketa-helburua mikrobarrunbeen egitura eta morfologia desberdinen ezaugarriak aurkitzea eta aztertzea da, eta ezaugarri berri horiek aplikatzea. Ikerketa-ildo nagusien artean daude: WGM mikrobarrunbearen ezaugarri optikoen ikerketa, mikrobarrunbearen fabrikazio-ikerketa, mikrobarrunbearen aplikazio-ikerketa, etab.
WGM mikrobarrunbeen detekzio biokimikoa
Esperimentuan, lau ordenako goi-ordenako WGM modua (1(a) IRUDIA) erabili zen neurketa sentsoreetarako. Behe-ordenako moduarekin alderatuta, goi-ordenako moduaren sentikortasuna asko hobetu zen (1(b) IRUDIA).
1. irudia. Mikrokapilar barrunbearen erresonantzia modua (a) eta dagokion errefrakzio-indizearen sentikortasuna (b)
Q balio handiko iragazki optiko sintonizagarria
Lehenik eta behin, erradialki poliki aldatzen den zilindri-formako mikrobarrunbea ateratzen da, eta ondoren, uhin-luzeraren doikuntza akoplamendu-posizioa mekanikoki mugituz lor daiteke, forma-tamainaren printzipioan oinarrituta, uhin-luzera erresonantetik abiatuta (2. irudia (a)). Sintoniza daitekeen errendimendua eta iragazketa-banda-zabalera 2. irudietan (b) eta (c) erakusten dira. Gainera, gailuak nanometro azpiko zehaztasunarekin desplazamendu optikoa detektatzeko gaitasuna du.
2. irudia. Iragazki optikoaren sintonizagarriaren (a), sintonizagarriaren errendimenduaren (b) eta iragazkiaren banda-zabaleraren (c) eskema-diagrama
WGM mikrofluido tanta erresonadorea
Txip mikrofluidikoan, batez ere olioan dagoen tanta txikiarentzat (tanta txikia olioan), gainazaleko tentsioaren ezaugarriengatik, hamarnaka edo ehunka mikrako diametrorako, olioan esekita geratuko da, esfera ia perfektua osatuz. Errefrakzio-indizearen optimizazioaren bidez, tanta bera 108 baino gehiagoko kalitate-faktorea duen erresonadore esferiko perfektua da. Olioan lurruntzearen arazoa ere saihesten du. Tanta nahiko handiak direnean, goiko edo beheko alboko paretetan "eseriko" dira dentsitate-diferentziak direla eta. Tanta mota honek alboko kitzikapen modua bakarrik erabil dezake.
Argitaratze data: 2023ko urriaren 23a