太赫兹微流控测量中的一个平行板波导传感器

该协议使用带槽的平行板波导来测量太赫兹频率下微流体样品的折射率首先设计和制造带槽波导，以在太赫兹范围内表现出共振。然后使用太赫兹时域光谱系统，测量波导的谐振频率。接下来，用仔细测量的样品液体积填充波导。

最后一步是测量填充波导的谐振频率。最终，空波导和填充波导的谐振频率之间的差异可用于确定样品在太赫兹频率范围内的折射率。通常，刚接触这种方法的人会遇到困难，因为获得可重复结果需要非常高的准确性。

Kim reel 是 Daniel Middleman 实验室的另一名研究生，我现在将演示该程序。设计具有一个或多个集成腔或凹槽的平行板波导。几何图形基于随附手稿中详述的参数，并参考我们以前的出版物。

以下是一些一般的指导原则。从足够宽的板尺寸开始，与输入光束相比，它可以被认为是无限的，以便于进入凹槽。使底部导波板明显比顶板宽，使凹槽几乎延伸到板的整个宽度。

使传播长度使波导作为一个整体至少是底板上的凹槽和孔的范围是螺纹的三倍，而顶部的孔不是螺纹的。凹槽的设计将取决于所需的谐振频率、所需的线宽和所选的板间距等因素。重要的是要考虑您的制造技术对非常窄或非常浅的凹槽的局限性 用作参考。

还要制作一个没有凹槽的相同设计。使用介电垫片（例如来自破碎显微镜的碎片）保持板间距。Slide Machine 制造波导。

重要的是，不要钝化板的边缘，尤其是在输入面上。出于安全原因，圆角边缘是许多机械车间的标准做法，但输入面上的圆角边缘会使信号失真。从具有两个彼此垂直的平面的结构开始装配。

将底板放在水平面上并按下。与垂直表面齐平。将介电垫片尽可能靠近螺丝孔插入。

每颗螺丝 2 颗，每侧 1 颗。检查螺钉是否未阻塞凹槽或超出输入面。仔细。将顶板与垂直表面齐平，然后向下滑动以位于底板和垫片上。

现在将两个板与垂直表面齐平。插入螺钉，以交替模式逐渐拧紧它们。检查最终的波导是否具有完全平坦的输入面和均匀的板间距。

首先配置设备。如果尚不存在，请以共聚焦方向将四个透镜引入 rah 赫兹光束路径。为了在路径的中点提供紧密的焦点，请在焦点处放置一个 12 毫米的孔径。

孔径应足够大，以阻止除波导以外的所有辐射传播。孔径的大小将决定在波导中传播的光束大小。使用安全的支架以确保波导的可重复放置。

接下来，将波导紧靠在孔径后面，使输入面与孔径接触，并使波导传播轴尽可能与光轴对齐。这里的对准是临界反射、截止、谐振频率的色散变化，以及由于波导对准不当而可能出现的其他问题。现在，放置注射器支架，使注射器的尖端与凹槽对齐。

为获得最佳效果，请为每种材料使用不同的注射器，以防止交叉污染。将要测试的液体填充注射器并消除任何气泡。也是在运行之间。

遵循需要先拆卸波导的清洁程序。然后用适当的溶剂彻底清洗两个板，以去除实验中的任何残留物。用压缩空气吹干，如前所述重新组装波导。

从 grod 波导的参考波型开始。在每个实验过程中，只需每隔几个小时就需要一次参考波形，具体取决于时间的长期稳定性。域光谱仪信号。

移除未分组的波导。接下来，将干净的沟槽波导放入设备中。为空的分组波导获取波形。

拆卸和拆卸过程会导致波导几何形状发生非常小的变化。这些变化会影响空槽和实心槽的绝对谐振频率，但不会影响观察到的偏移。因此，每个完整测量都需要自己的空参考。

要在不移动波导的情况下计算偏移，请将装满的注射器放入支架中。慢慢填充凹槽保持。注意填充是否良好，没有气泡或溢出。

选取另一个波形。如果系统有多个凹槽，请继续填充凹槽并根据需要取样。在收集下一个数据集之前，请拆下波导并对其进行清洁。

在这个制造精良的波导示例中，请注意凹槽并没有延伸波导的整个长度或宽度。组装平行板后，波导几何结构适用于实现太赫兹频率的折射率传感器。测量折光率需要少量液体。

这些数据显示了典型的频谱，是从十四烷分析中获得的。从参考无沟槽波导获得的光谱以黑色表示，没有液体填充的沟槽波导的测量值以蓝色表示，带有十四烷样品的沟槽波导以红色表示。然后将空槽波导和全沟槽波导的振幅谱平方并除以来自参考波导的频谱，以获得功率传输谱。

空波导和全波导的谐振特征之间的频率差就是与折射率有关的谐振偏移。在尝试此过程时，请务必记住要尽可能一致，并小心减少波导中的交叉污染。看完这个视频后，您应该对如何使用太赫兹时域光谱测量沟槽平行板波导的谐振频率来获得微流体样品折射率的测量有一个很好的了解。