پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 22 |
| تعداد شمارهها | 705 |
| تعداد مقالات | 10,149 |
| تعداد مشاهده مقاله | 71,507,405 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 63,219,320 |
بررسی اثرات افزایش طول مسیر نوری با موجبرهای خمیده بر روی پاسخ نوری تشدیدکننده میکرو دیسکی مبتنی بر موجهای نجوایی | ||
| مدل سازی در مهندسی | ||
| دوره 23، شماره 83، دی 1404، صفحه 157-165 اصل مقاله (603.77 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22075/jme.2025.35597.2744 | ||
| نویسندگان | ||
| فاطمه آقائی* 1؛ سعید گل محمدی1؛ حمید بهادر2؛ هادی صوفی1 | ||
| 1دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران | ||
| 2دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 22 مهر 1403، تاریخ بازنگری: 27 دی 1403، تاریخ پذیرش: 27 بهمن 1403 | ||
| چکیده | ||
| امروزه حسگرهای زیستی مبتنی بر موجهای نجوایی به سبب تئوری ساده و پاسخ نوری مناسب جهت شناسایی تک مولکولی و تک ویروسی، جایگاه ویژهای در حوزه حسگرهای نوری دارند. در این بین، تشدیدکنندههای میکرودیسکی به سبب هزینه ساخت پایین و همچنین انتخابگری و دقت بالا مورد توجه قرار گرفتهاند. در این مقاله، به بررسی اثرات شکل و انحنای موجبر بر روی پاسخ نوری حسگر میکرو دیسکی مبتنی بر موجهای نجوایی پرداخته شده است. اثرات فاصلهی موجبر و تشدید کننده بر روی معیارهای حسگر بررسی شده است، که در نهایت مناسبترین فاصله جهت عملکرد بهینه حسگر انتخاب شده است. با بهبود ساختار، حساسیت برای حسگری با انحنای 180 درجه به 50nm/RIU و 52nm/RIU و برای حسگری با انحنای 90 درجه به 47nm/RIU و 48nm/RIU ، به ترتیب برای مدهای اول و دوم هر ساختار، افزایش یافته است. نتایج شبیه سازی نشان میدهد انحنای بیشتر باعث افزایش و حفظ طول مسیر نور با تشدید کننده شده و در نتیجه عملکرد حسگر بهبود مییابد. این حسگر را در حوزه پزشکی، محیطزیست جهت شناسایی ذرات ریزمولکولی میتوان به کار برد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| موجهای نجوایی؛ تشدید کننده؛ موجبر خمیده؛ میکرودیسک | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigating the Effects of Increasing the Optical Path Length on the Optical Response of a Whispering Gallery Mode-Based Micro-Disk Resonator by Using Curved Waveguides | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Fatemeh Aghaei1؛ Saeed Golmohammadi1؛ Hamid Bahador2؛ Hadi Soofi1 | ||
| 1Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran | ||
| 2Department of Electrical and Computer Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Nowadays, biosensors based on whispering gallery mode play a special role in optical sensors due to their simple theory and suitable optical response for single-molecule and single-virus detection. In the meantime, micro-disk resonators have received attention because of their low fabrication cost, high selectivity, and accuracy. In this work, we study the effects of the waveguide's shape and curvature on the micro-disk sensor's optical response based on whispering waves. The distance between waveguide and resonator effects on the sensor parameters has been investigated. Finally, the most suitable distance has been selected for the sensor's optimal performance. By improving the structure, the sensitivity for the first and second modes with a 180° curve to 50 nm/RIU and 52 nm/RIU and a 90° curve to 47nm/RIU and 48nm/RIU, respectively. The simulation results show that the greater the curvature of the waveguide, the longer the optical path length. Also, the sensor's performance is improved. This sensor can be used to detect single molecular particles in the medical and environmental fields. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Whispering-Gallery-Mode, Resonator, Curved waveguide, Micro-disk | ||
| مراجع | ||
|
[1] Keshizadeh, Hadi, Fatemeh Aghaei, Hamid Bahador, and Hamid Heidarzadeh. "Improvement of cavity plasmon resonance in high-sensitivity MIM nanostructure with rectangular air stubs inside the hexagonal-ring resonator." Physica Scripta 98, no. 2 (2023): 025014. [2] Nakhjavani, Sattar Akbari, Hadi Mirzajani, Sandro Cararra, and Mehmet C. Onbaşlı. "Advances in biosensor technologies for infectious diseases detection." TrAC Trends in Analytical Chemistry (2024): 117979. [3] Aghaei, Fatemeh, Saeed Golmohammadi, Hadi Soofi, Hamid Bahador, and Iraj Ahadzadeh. "The Multilayer Cluster Micro-Sphere Biosensor for Single Nanoparticle Detection by Using WGM Excitation." Optik (2024): 172194. [4] Chen, Huawei, Xinye Fan, Wenjing Fang, Bingyuan Zhang, Shuangshuang Cao, Qinghe Sun, Dandan Wang et al. "High-Q Fano resonances in all-dielectric metastructures for enhanced optical biosensing applications." Biomedical Optics Express 15, no. 1 (2023): 294-305. [5] Zhang, Ya-nan, Yong Zhao, Tianmin Zhou, and Qilu Wu. "Applications and developments of on-chip biochemical sensors based on optofluidic photonic crystal cavities." Lab on a Chip 18, no. 1 (2018): 57-74. [6] Shao, Baoyi, and Zhongdang Xiao. "Recent achievements in exosomal biomarkers detection by nanomaterials-based optical biosensors-a review." Analytica Chimica Acta 1114 (2020): 74-84. [7] Shopova, S. I., R. Rajmangal, S. Holler, and S. Arnold. "Plasmonic enhancement of a whispering-gallery-mode biosensor for single nanoparticle detection." Applied Physics Letters 98, no. 24 (2011). [8] Righini, Giancarlo C., and Silvia Soria. "Biosensing by WGM microspherical resonators." Sensors 16, no. 6 (2016): 905. [9] Bate, A. E. "Note on the whispering gallery of St Paul's Cathedral, London." Proceedings of the Physical Society 50, no. 2 (1938): 293. [10] Matsko, A. B., A. A. Savchenkov, D. Strekalov, V. S. Ilchenko, and L. Maleki. "Review of applications of whispering-gallery mode resonators in photonics and nonlinear optics." IPN Progress Report 42, no. 162 (2005): 1-51. [11] Baaske, Martin D., Matthew R. Foreman, and Frank Vollmer. "Single-molecule nucleic acid interactions monitored on a label-free microcavity biosensor platform." Nature Nanotechnology 9, no. 11 (2014): 933-939. [12] Chakrabarti, Kisalaya, Mohammad S. Obaidat, Shahriar Mostufa, and Alok Kumar Paul. "Design and analysis of a multi-core whispering gallery mode bio-sensor for detecting cancer cells and diabetes tear cells." OSA Continuum 4, no. 8 (2021): 2294-2307. [13] Arnold, S., M. Khoshsima, Iwao Teraoka, S. Holler, and F. Vollmer. "Shift of whispering-gallery modes in microspheres by protein adsorption." Optics letters 28, no. 4 (2003): 272-274. [14] Vollmer, Frank, and Stephen Arnold. "Whispering-gallery-mode biosensing: label-free detection down to single molecules." Nature methods 5, no. 7 (2008): 591-596. [15] Teraoka, Iwao, Stephen Arnold, and Frank Vollmer. "Perturbation approach to resonance shifts of whispering-gallery modes in a dielectric microsphere as a probe of a surrounding medium." JOSA B 20, no. 9 (2003): 1937-1946. [16] Vollmer, Frank. "Taking detection to the limit." BIF Futura 20, no. 6 (2005). [17] Borisov, Sergey M., and Otto S. Wolfbeis. "Optical biosensors." Chemical Reviews 108, no. 2 (2008): 423-461. [18] Lequin, Rudolf M. "Enzyme immunoassay (EIA)/enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)." Clinical Chemistry 51, no. 12 (2005): 2415-2418. [19] Ghali, Hala, Hicham Chibli, Jay L. Nadeau, Pablo Bianucci, and Yves-Alain Peter. "Real-time detection of Staphylococcus aureus using Whispering Gallery Mode optical microdisks." Biosensors 6, no. 2 (2016): 20. [20] Le, Thanh M. "Integration of practical high sensitivity whispering gallery mode resonator sensors." PhD diss., University of Southern California, 2012. [21] Xia, Dunzhu, Lingchao Huang, and Liye Zhao. "A new design of an MOEMS gyroscope based on a WGM microdisk resonator." Sensors 19, no. 12 (2019): 2798. [22] Aghaei, Fatemeh, and Hamid Bahador. "High sensitivity metal-insulator-metal sensor based on ring-hexagonal resonator with a couple of square cavities connected." Physica Scripta 97, no. 6 (2022): 065508. [23] Zhang, Ping, Dongyue He, Chen Zhang, and Zhiruo Yan. "FDTD simulation: simultaneous measurement of the refractive index and the pressure using microdisk resonator with two whispering-gallery modes." Sensors 20, no. 14 (2020): 3955. [24] Aghaei, Fatemeh, Hamid Bahador, and Saeed Golmohammadi. "Design of a novel THz metamaterial based on combination of different split-ring resonators." In 2022 4th West Asian Symposium on Optical and Millimeter-wave Wireless Communications (WASOWC), pp. 1-4. IEEE, 2022. [25] Ni, Xiaoqi, Ming Wang, Dongmei Guo, Hui Hao, and Jiali Zhu. "A hybrid Mach–Zehnder interferometer for refractive index and temperature measurement." IEEE Photonics Technology Letters 28, no. 17 (2016): 1850-1853. [26] Ma, Tao, Jinhui Yuan, Lei Sun, Zhe Kang, Binbin Yan, Xinzhu Sang, Kuiru Wang et al. "Simultaneous measurement of the refractive index and temperature based on microdisk resonator with two whispering-gallery modes." IEEE Photonics Journal 9, no. 1 (2017): 1-13. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 397 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 286 |
||