光流控芯片及其应用

光流控芯片及其应用前言•在信息时代的今天——光在我们生活、生产中扮演着越来越重要的角色。•随着光学技术的发展，对光学器件也提出了新的要求。•为了满足这些要求科学家创造了——光流控芯片。1光流控学微流控技术微型光学器件？Optofluidics意义•为在芯片平台上产生、控制以及处理光信号提供了一种独特的解决方案。微流控技术“microfluidics”微米级结构纳米级结构操控纳升至皮升体积流体技术与学科支撑技术微全分析系统芯片实验室微型光学器件微型光学菱镜光纤微型光学器件微型传感器微型棱镜微型反光镜光纤微透镜微型传感器微型光源微透镜微透镜——微流控作用早期更换微镜芯片液体调节折射率变焦速度响应较慢后来基于PDMS弹性微镜改变微镜元形状变焦变焦不够精准可控性不够好高度依赖接压力源的稳定性现今微镜单元不同光介质液体流速微镜单元微镜液滴两端微镜内薄片流道变焦变焦液体压力电势差变焦变焦微流控填充调节控制改变微镜变形光流控芯片的特点及优势•光流控芯片——将光学器件集成在一块芯片上，实现对光信号的生产、控制及处理。•光流控芯片主要特点在于结构的可调化、功能的集成化和系统的微型化。•优势：成本低、人力投入少、废料产生少、自动化程度高、精准度和可重复性高。光流控芯片的一般结构chippumpsvalvesphotoniccrystalchannelstopmostlayermiddlelayerthirdlayersensorssourceswaveguides光流控芯片的应用•光流控芯片目前还处于研究阶段，但其潜力是巨大的。•目前科研工作者已经将其应用到很多领域。光流控芯片生物技术化学合成显示分析化学数据存储光开关显微技术实例及原理分析1，OMF—世界上最小的显微镜在微流道的下方沿流道方向放置ccＤ(电荷耦合元)线阵，而在微流道与ＣＣＤ之间设置通光孔线阵，ＣＣＤ像元与通光孔单元一一对应，但两线阵方向相差一个很小的角度。由于流动样品的各点透光率不同，在均匀光波照射下，每个光孔的光通量是随时间变化的，光通量的变化由ＣＣＤ像元检测，如图４（ｂ）所示。通过综合各个单元的时变信号，可以获得样品的光学图像［图４（ｃ）分辨率达到４９０ｎｍ2，光处理芯片棱镜苯甲醇去离子水分光扫描顶角偏离角调节流速75*~135*-13.5*~22*3，核磁共振远程探测器稀疏采样光信号放大译码液体NMR线圈显示微流道远程检测光纤基于手机平台的光流控细胞计数器样品成像空间手机摄像头微流道发光二级管分析软件数据微流控存储器•电寻址的纳米微腔（纳米阱）阵列用于俘获纳米颗粒（量子点），数据的存储通过纳米阱对量子点的俘获实现。采用具有不同荧光特性的量子点，可以进行多阶编码存储。光开关安捷伦光开关平面波导光路气泡波导交叉处光全反射光直线传播折射率匹配液体刻蚀沟道与波导折射率匹配的液体通关尾声•微流控光学是一个尚处于婴儿期的新兴领域，有关理论研究刚刚起步，一些基本概念还在发展之中，许多技术问题仍有待解决，商业化应用目前也不多。尽管如此，微流控光学是一个充满挑战和希望的领域，微流控光学技术为现代光学系统的变革带来了新的机遇。微流控光学的研究框架尚未形成，但理论探索的核心课题将是光子与微流系统的相互作用与规律，技术研究的一个重要方面则是微流体的光学操控。