$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Wykrywanie indeksu refrakcji (RI) to potężna, nieinwazyjna i bezznacznikowa technika wykrywania do identyfikacji, wykrywania i monitorowania próbek mikroprzepływowych z szeroką gamą możliwych konstrukcji czujników, takich jak interferometry i rezonatory 1,2. Większość istniejących zastosowań wykrywania RI koncentruje się na materiałach biologicznych w roztworach wodnych w zakresie widzialnym i podczerwonym, takich jak hybrydyzacja DNA i sekwencjonowanie genomu. Przy częstotliwościach terahercowych zastosowania obejmują kontrolę jakości, monitorowanie procesów przemysłowych oraz aplikacje do wykrywania i wykrywania materiałów niepolarnych.
Istnieje kilka potencjalnych projektów czujników indeksu refrakcji w reżimie terahercowym, w tym fotoniczne falowody kryształowe 3, asymetryczne rezonatory z dzielonym pierścieniem 4 oraz fotoniczne struktury pasma wzbronionego zintegrowane z falowodami równoległymi 5. Wiele z tych konstrukcji opiera się na rezonatorach optycznych, takich jak pierścienie lub wnęki. Częstotliwości rezonansowe tych struktur są zależne od współczynnika załamania światła materiału w rezonatorze lub wokół niego. Monitorując zmiany częstotliwości rezonansowej, można dokładnie zmierzyć współczynnik załamania światła próbki, który z kolei może być wykorzystany do identyfikacji materiału, monitorowania zanieczyszczenia lub rozcieńczenia itp.
Konstrukcja czujnika, której tutaj używamy, opiera się na prostym falowodzie z równoległą płytką 6,7. Prostokątny rowek wydrążony w jednej powierzchni pełni rolę wnęki rezonansowej (rysunki 1 i 2). Gdy promieniowanie terahercowe jest sprzężone z falowodem i rozchodzi się w trybie poprzeczno-elektrycznym najniższego rzędu (TE1), wynikiem jest pojedyncza silna cecha rezonansowa o regulowanej częstotliwości rezonansowej, która jest zależna od geometrii rowka 6,8. Rowek ten może być wypełniony niepolarnymi ciekłymi próbkami mikroprzepływowymi, które powodują przesunięcie obserwowanej częstotliwości rezonansowej, które zależy od ilości cieczy w rowku i jej współczynnika załamania światła 9.
Nasza technika ma przewagę nad innymi technikami terahercowymi w swojej prostocie, zarówno w produkcji, jak i wdrożeniu, ponieważ procedura może być wykonana przy użyciu standardowego sprzętu laboratoryjnego bez potrzeby posiadania czystego pomieszczenia lub jakichkolwiek specjalnych technik produkcyjnych czy eksperymentalnych. Można go również łatwo rozszerzyć do pracy wielokanałowej poprzez wprowadzenie wielu rowków 10. W tym filmie opiszemy naszą pełną procedurę eksperymentalną, od projektu czujnika po analizę danych i określenie współczynnika załamania światła próbki.