Geri Dön

A model for an optical ring microresonator towards nanoparticle detection

Nano parçacıkların tespit edilmesinde kullanılan optik halka mikro rezonator için bir model

PDF İndir

  1. Tez No: 523740
  2. Yazar: FARUK AHMETI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. KAŞİF TEKER
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Şehir Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 65

Özet

High-Q optical resonators are very prominent bio-sensing technologies that confines light inside a microsize system. Due to their small size and dielectric fabrication materials, these systems can be integrated cost-effectively on integrated chips along with other optical and electrical components. Measurement of the resonance shift proceeded by the transmission spectrum enables observation of binding events in real time, and can also be used to characterize particle size and type. Combination of small size and high Q factor empowers these devices with excellent detection capability. In this thesis, an optical microring resonator has been developed through a multiphysics model using finite element method to solve the relevant equations. All the platform was built in COMSOL Multyphisics software tool. The general framework of this sensor is based on a laser light source, a straight-shape waveguide, a ring-based waveguide, and a photodector at the end of the straight waveguide. A communication laser was used to generate the light at a wavelength of 1.55 μm. In this thesis, it is important to achieve single particle detection inside an aqueous en- vironment since most of the clinical samples are water based. The exact position of the resonance wavelength is located and the transmission spectrum is recorded. A linear correlation between the red shift in the resonance wavelength and increase in the radius of the microring is observed. When the ring radius was increased, there was a resonance shift in the wavelength towards higher values. It was also found that a resonance shift for a value as small as 10 nm could be detected. The interaction between the resonator and nanoparticles is implemented in a unique way. This implementation is performed by modeling nanoparticles by a layer around the ring and then changing its thickness with the corresponding refraction index of analyzed nanoparticle. This will affect the reso- nance when it is compared to the resonator response without the layer. The resonance shift should be in a linear trend in order to be able to use as biodetection sensor. The interaction between a single particle and the sensor itself determine the sensing capability within a rapid time. The detection of a mimicked titanium dioxide nanoparticle as well as protein biomolecule with an effective size starting from around 10 nm in diameter has been reported.

Özet (Çeviri)

Optik rezonatorler temel yapıtaşları olarak fotonlu araçları ve lazerler, yukselticiler, optik suzgeçler, çok duzeyli optik birleştiriciler, mantık geçitleri, anahtarlar ve sensorleri içeren uygulamalar alanında onemli bir potansiyele sahiptir. Bir mikrorezonator ışığı toplam iç yansıma ile sınırlandıran mikron boyutta dairesel geometri (mikrodisk, mikrokure, mikro- tor ve mikrohalka) ile tanımlanır. Klasik tabloda, dairenin çevresinin etrafındaki dairesel ışığın uzunluğunun yolu dalga boyunun tam katına denk geldiğinde optik rezonanslar re- zonatore birleştirilir. Halka rezonatorde, bu rezonator iletim spektrumlarındaki keskin bir duşuş olarak tanımlanır, genel olarak tonu ayarlanabilir lazer ışınlarını rezonatorun yakınlarına yerleştirilmiş konikleştirilmiş optik fiber ile rezonatore ulaştırarak elde edilir. Rezonans duşuşleri, iletim spektrumu lazer dalga boyları uzerinde gezinirken olçulerek gozlemlenebilir. Lazerin dalga boyları halkanın rezonans dalga boyları ile eşleştiğinde, ışık optik fiberden mikrohalkaya birleşir, sonuç olarak doğru dalga kılavuzunun çıktısı olarak iletim spektrumunun yoğunluğunda duşuş olarak gozlemlenir. Bu çalışmada, mikrohalka temelli bir rezonator kullanıldı ve aşırı hassas biyomolekul ve nano parçacık tespiti için bu rezonatorun multifizik olçulebilir element modeli geliştirildi. Bu model COMSOL Multiphysics v5.2 kullanılarak tasarlandı. 1.55 μm dalga boyundaki dalga kılavuzunun giriş duğumunde giriş lazer ışığı kullandık ve yayılan ışık çıkış duğu- munde gozlemlendi. Bu sureç boyunca, iletim spektrumunu kaydettik ve mikrohalkanın rezonans dalga boyunun tam konumunu belirledik. Halkanın yarıçapını arttırdığımızda, rezonans dalga boyları daha yuksek dalga boylarına (kızıla kayma) doğru kaydı. Mikro- halkanın yarıçapı ile rezonans dalga boylarındaki kızıla kayma arasında doğrusal bir ilişki olduğunu gorduk. Buna ek olarak, mikrohalkanın yarıçapındaki değişiklikler 10 nm kadar bile kuçuk olsa da bu değişimi gorebildiğimizi fark ettik.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    667943

    Optical fiber-based microcylinder ring resonator: A robust platform for optofluidic sensing

    Optik lif tabanlı mikrosilindir halka çınlaç: Optoakışkan algılamaya yönelik sağlam bir üstyapı

    NIMA BAVILI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALPER KİRAZ

  2. Tez No

    66559

    ATM'de lan hizmetleri

    ATM-lan services

    İRFAN UĞUR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜNSEL DURUSOY

  3. Tez No

    25166

    Be yıldızları

    Başlık çevirisi yok

    TUBA KOKTAY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1992

    Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul Üniversitesi

    Astronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DURSUN KOÇER

  4. Tez No

    543639

    Application of the contour method in cold rolled aluminum plates

    Soğuk haddelenmiş alüminyum plakalarda kontur metodunun uygulaması

    MERT MUTLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Mühendislik BilimleriAtılım Üniversitesi

    İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CANER ŞİMŞİR

  5. Tez No

    201352

    Sıvı benzenin titreşim kiplerinin ileri optik bileşenler kullanılarak geliştirilen raman spektroskopisi deney düzeneği ile incelenmesi

    A vibrational study of liquid benzene through dispersive raman spectroscopy using advanced optical elements

    ASUMAN AŞIKOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. M. HİKMET YÜKSELİCİ

Geri Dön