Pengemasan dan penginderaan ultra-sensitif resonator mikro-optik dengan jalur aliran.

Penelitian

Pengemasan dan penginderaan ultra-sensitif resonator mikro-optik dengan jalur aliran.

Menuju penginderaan sensitivitas tinggi yang terbaik

Resonator mikro-optik mode galeri berbisik memiliki nilai Q yang sangat tinggi dan oleh karena itu peka terhadap perubahan kecil di lingkungan sekitar resonator. Bahkan perubahan kecil dalam permitivitas kompleks dapat dideteksi sebagai penyerapan (nilai-Q) atau perubahan indeks bias (panjang gelombang resonansi), karena cahaya dapat berinteraksi untuk waktu yang lama. Dengan menggunakan properti ini, sensor optik ultra-sensitif pada tingkat molekuler telah didemonstrasikan.

Namun demikian, penelitian sebelumnya telah dilakukan dalam kondisi laboratorium yang ketat. Untuk dapat digunakan sebagai sensor, elemen-elemen tersebut harus dikeluarkan dari laboratorium, yang memerlukan pengembangan teknik pengemasan dengan serat optik dan jalur aliran. Namun demikian, penggunaan serat nano dengan diameter meruncing ke resonator optik mikro mode galeri berbisik memerlukan input dan output cahaya melalui cahaya evanescent, dan pemosisian yang tepat sangat penting. Kami mengemas serat nanotapered dan resonator optik mikro dengan menggunakan bahan pengawet dengan perubahan volume yang rendah. Kami juga mengintegrasikannya dengan jalur aliran. Ini adalah contoh optofluidika, suatu bidang penelitian yang mengintegrasikan sirkuit dan saluran optik yang memberikan fungsi baru.

Gbr. 1: (a) Spektrum transmisi resonator di udara dan di cairan. Penginderaan dapat dilakukan dengan mengamati pergeseran spektrum transmisi. (b) Foto resonator optik mikro yang dikemas dengan serat optik untuk jalur aliran dan input/output.

Pendeteksian ion NaCl dan penginderaan pH didemonstrasikan sebagai aplikasi penginderaan resonator mode galeri berbisik. Sensor pH konvensional memerlukan elektroda, sehingga ada risiko penyalaan tertentu apabila mendeteksi bahan yang mudah terbakar. Kali ini, kami mendemonstrasikan penginderaan pH serba optik, yang diharapkan dapat mengarah pada aplikasi seperti pendeteksian gas yang mudah terbakar di waktu mendatang.

Gbr. 2: Perubahan panjang gelombang resonansi resonator mikro-optik ketika pH divariasikan.

Sebagian dari penelitian ini didukung oleh Science and Technology Research Fund (15H05429, 25600118). Sebagian dari penelitian ini juga didukung oleh Strategic Information and Communications R&D Promotion Programme (SCOPE).