ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ ෆෝටෝනික්ස් යනු කුමක්ද?

ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ ෆෝටෝනික්ස් ප්‍රධාන වශයෙන් ක්ෂුද්‍ර හා නැනෝ පරිමාණයෙන් ආලෝකය සහ ද්‍රව්‍ය අතර අන්තර්ක්‍රියා නීතිය සහ ආලෝකය උත්පාදනය, සම්ප්‍රේෂණය, නියාමනය, හඳුනාගැනීම සහ සංවේදනය සඳහා එහි යෙදීම අධ්‍යයනය කරයි. ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ ෆෝටෝනික්ස් උප-තරංග ආයාම උපාංගවලට ෆෝටෝන ඒකාබද්ධ කිරීමේ මට්ටම ඵලදායී ලෙස වැඩිදියුණු කළ හැකි අතර, එය ඉලෙක්ට්‍රොනික චිප්ස් වැනි කුඩා දෘශ්‍ය චිපයකට ෆෝටෝන උපාංග ඒකාබද්ධ කිරීමට අපේක්ෂා කෙරේ. Nano-surface plasmonics යනු ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ ෆෝටෝනික්ස් හි නව ක්ෂේත්‍රයකි, එය ප්‍රධාන වශයෙන් ලෝහ නැනෝ ව්‍යුහවල ආලෝකය සහ පදාර්ථ අතර අන්තර්ක්‍රියා අධ්‍යයනය කරයි. එය කුඩා ප්‍රමාණයේ, අධික වේගයේ සහ සම්ප්‍රදායික විවර්තන සීමාව ඉක්මවා යන ලක්ෂණ ඇත. හොඳ දේශීය ක්ෂේත්‍ර වැඩිදියුණු කිරීම් සහ අනුනාද පෙරීමේ ලක්ෂණ ඇති Nanoplasma-waveguide ව්‍යුහය, නැනෝ-පෙරහන, තරංග ආයාම බෙදීම් මල්ටිප්ලෙක්සර්, ඔප්ටිකල් ස්විචය, ලේසර් සහ අනෙකුත් ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ දෘශ්‍ය උපාංගවල පදනම වේ. ඔප්ටිකල් ක්ෂුද්‍ර කුහර මගින් ආලෝකය කුඩා ප්‍රදේශ වලට සීමා කරන අතර ආලෝකය සහ පදාර්ථය අතර අන්තර් ක්‍රියාකාරිත්වය බෙහෙවින් වැඩි කරයි. එබැවින්, ඉහළ ගුණාත්මක සාධකයක් සහිත දෘශ්‍ය ක්ෂුද්‍ර කුහරය ඉහළ සංවේදීතා සංවේදනය සහ හඳුනාගැනීමේ වැදගත් ක්‍රමයකි.

WGM ක්ෂුද්ර කුහරය

මෑත වසරවලදී, දෘශ්‍ය ක්ෂුද්‍ර කුහරය එහි විශාල යෙදුම් හැකියාව සහ විද්‍යාත්මක වැදගත්කම හේතුවෙන් වැඩි අවධානයක් දිනා ඇත. දෘශ්‍ය ක්ෂුද්‍ර කුහරය ප්‍රධාන වශයෙන් ක්ෂුද්‍ර ගෝලය, ක්ෂුද්‍ර තීරුව, ක්ෂුද්‍රකරණය සහ අනෙකුත් ජ්‍යාමිති වලින් සමන්විත වේ. එය රූප විද්‍යාත්මක පරායත්ත දෘශ්‍ය අනුනාදක වර්ගයකි. ක්ෂුද්‍ර කුහරවල ඇති ආලෝක තරංග ක්ෂුද්‍ර කුහර අතුරුමුහුණතෙහි සම්පූර්ණයෙන්ම පරාවර්තනය වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස විස්පරින් ගැලරි මාදිලිය (WGM) ලෙසින් අනුනාද මාදිලියක් ඇතිවේ. අනෙකුත් දෘශ්‍ය අනුනාදක හා සසඳන විට, ක්ෂුද්‍ර අනුනාදකවල ඉහළ Q අගය (106 ට වඩා වැඩි), අඩු මාදිලියේ පරිමාව, කුඩා ප්‍රමාණය සහ පහසු අනුකලනය යනාදී ලක්ෂණ ඇති අතර, අධි-සංවේදී ජෛව රසායනික සංවේදනය, අතිශය අඩු එළිපත්ත ලේසර් සහ රේඛීය නොවන ක්‍රියාව. අපගේ පර්යේෂණ ඉලක්කය වන්නේ ක්ෂුද්‍ර කුහරවල විවිධ ව්‍යුහවල සහ විවිධ රූපාකාරවල ලක්ෂණ සොයා ගැනීම සහ අධ්‍යයනය කිරීම සහ මෙම නව ලක්ෂණ යෙදීමයි. ප්‍රධාන පර්යේෂණ දිශාවන්ට ඇතුළත් වන්නේ: WGM ක්ෂුද්‍ර කුහරයේ දෘශ්‍ය ලක්ෂණ පර්යේෂණ, ක්ෂුද්‍ර කුහර නිපදවීමේ පර්යේෂණ, ක්ෂුද්‍ර කුහර පිළිබඳ යෙදුම් පර්යේෂණ යනාදිය.

WGM microcavity ජෛව රසායනික සංවේදනය

අත්හදා බැලීමේ දී, සංවේදන මැනීම සඳහා සිව්-පිළිවෙලේ ඉහළ පෙළේ WGM මාදිලිය M1 (FIG. 1(a)) භාවිතා කරන ලදී. පහත් අනුපිළිවෙල සමඟ සසඳන විට, ඉහළ අනුපිළිවෙලෙහි සංවේදීතාව බොහෝ සෙයින් වැඩිදියුණු විය (FIG. 1(b)).

රූපය 1. ක්ෂුද්‍ර කේශනාලිකා කුහරයේ අනුනාද මාදිලිය (a) සහ එහි අනුරූප වර්තන දර්ශක සංවේදීතාව (b)

ඉහළ Q අගයක් සහිත සුසර කළ හැකි දෘශ්‍ය පෙරහන

පළමුව, රේඩියල් සෙමින් වෙනස් වන සිලින්ඩරාකාර ක්ෂුද්‍ර කුහර පිටතට ඇද දමනු ලැබේ, ඉන්පසු අනුනාද තරංග ආයාමයේ සිට හැඩයේ ප්‍රමාණයේ මූලධර්මය මත පදනම්ව සම්බන්ධක ස්ථානය යාන්ත්‍රිකව චලනය කිරීමෙන් තරංග ආයාම සුසර කිරීම ලබා ගත හැකිය (රූපය 2 (අ)). සුසර කළ හැකි කාර්ය සාධනය සහ පෙරීමේ කලාප පළල රූප සටහන 2 (b) සහ (c) හි පෙන්වා ඇත. මීට අමතරව, උපාංගයට උප-නැනෝමීටර නිරවද්‍යතාවයෙන් දෘශ්‍ය විස්ථාපන සංවේදනය අවබෝධ කර ගත හැක.

රූපය 2. සුසර කළ හැකි දෘශ්‍ය පෙරහන (a), සුසර කළ හැකි කාර්ය සාධනය (b) සහ පෙරහන් කලාප පළල (c) හි ක්‍රමානුකූල රූප සටහන

WGM ක්ෂුද්‍ර තරල පහත වැටීම අනුනාදකය

ක්ෂුද්‍ර තරල චිපයේ, විශේෂයෙන් තෙල්වල ඇති ජල බිඳිති සඳහා (තෙල් බිංදු), පෘෂ්ඨික ආතතියේ ලක්ෂණ නිසා, මයික්‍රෝන දස හෝ සිය ගණනක විෂ්කම්භයක් සඳහා, එය තෙල්වල අත්හිටුවා, ආසන්න වශයෙන් සාදයි. පරිපූර්ණ ගෝලය. වර්තන දර්ශකයේ ප්‍රශස්තිකරණය හරහා, බිංදුම 108 ට වැඩි ගුණාත්මක සාධකයක් සහිත පරිපූර්ණ ගෝලාකාර අනුනාදකයකි. එය තෙල්වල වාෂ්පීකරණයේ ගැටලුව ද මග හැරේ. සාපේක්ෂ විශාල ජල බිඳිති සඳහා, ඔවුන් ඝනත්ව වෙනස්කම් හේතුවෙන් ඉහළ හෝ පහළ පැත්තේ බිත්ති මත "වාඩි" වනු ඇත. මෙම වර්ගයේ බිංදු භාවිතා කළ හැක්කේ පාර්ශ්වීය උත්තේජක මාදිලිය පමණි.