光流控芯片及其应用.ppt

光流控芯片及其应用
第1页，本讲稿共19页
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。
第2页，本讲光流控芯片及其应用
第1页，本讲稿共19页
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。
第2页，本讲稿共19页
1
光流控学
微流控技术
微型光学器件
？
Optofluidics
第3页，本讲稿共19页
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。
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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
第5页，本讲稿共19页
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
第6页，本讲稿共19页
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
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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
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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。
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光流控芯片的一般结构
chip
pumps
valves
photonic crystal
channels
topmost layer
middle layer
third layer
sensors
sources
waveguides
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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
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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
４９０ｎｍ
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2，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*
-*~22*
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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
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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
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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。
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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
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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