美科學家發明液體纖(xiān)芯波導管 (2004-10-27)
發布時間:2007-12-04
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美國研究人員首次成功製出以液體為纖芯的光波導管,使光可以定向無損地穿過芯片上(shàng)的液體。這一光學(xué)傳感(gǎn)技(jì)術有著廣泛(fàn)的應用前景,可以用於製造檢(jiǎn)測單分子的化學和生物學(xué)傳感器。
根據加州大學聖克魯斯分校(xiào)電子工程副教授霍革?施密特等人的設計,可以用工業上生產電腦芯片的(de)標準矽的製作工藝來生產這種波導管,他(tā)們已經製出了(le)可在注入(rù)液體或者氣體後(hòu)使用的(de)空心波導管。
在傳統(tǒng)光纖中,纖芯和包層由兩(liǎng)種光學性能不(bú)同的介質構成,內部的介質對光(guāng)的折射率比(bǐ)環繞它的介質高,利用全反射原理,我們可很輕易的使用光纖來改變光(guāng)的行進方向,在長距離上傳播(bō)光信號。由於液體和氣體的折射率相(xiàng)對比較低,想讓光沿著液體或氣體傳播很困難(nán)。施密特的波導管利用了抗諧振反射光波導(ARROW)原理,考慮到兼容微型製(zhì)造技(jì)術以及將來可能集成矽電子元器件,研究人員選擇(zé)了(le)氮化矽和二氧(yǎng)化矽作為波導管的包裹(guǒ)材(cái)料。在製作時,把覆蓋層沉積到一個矩形模具外部,然後再把中間的模具溶解,就得(dé)到了中空為3.5×9微米的波導管(guǎn),這也是目前做出的最(zuì)小的空心(xīn)光(guāng)導管。
施密特他們已經利用氦氖激光激(jī)發熒光染料成功檢測到(dào)了波導管中液(yè)體樣本的分子熒光,在500萬分之(zhī)一毫升(shēng)的樣本中檢(jiǎn)測到了800個分子。他們的目標是能夠檢測(cè)出單個分子。此外,施(shī)密特還認為氣體內核的波導管在原子物理和量子光學領域也有應用潛力。
施密特說,在生物和化學領域,分子所處的環境(jìng)是(shì)液體和氣體,如果能引(yǐn)導光在(zài)水中或空氣中傳播,非固體(tǐ)材料領域的研究都將可以使用集成光路技術。