شبیه سازی، طراحی وساخت سنسور بیولوژی مبتنی بر رزوناتور حلقوی در باند مایکرویو 6 تا 10 گیگاهرتز

چکیده: بیوسنسورهایی که بدون برچسب، و با حساسیت بالا باشند، رویای دانشمندان و فناوران زیستی بوده است. بدون نیاز به برچسب، تشخیص مولکول می تواند بدون نیاز به جابجایی آن و بلادرنگ انجام گیرد و این در سنسورهای تشدید کننده ی نوری که با هدف سنجش پیوندهای بین مولکولی، در حال ظهور هستند، یک مزیت مهم است. بعلاوه این سنسورها راحت و کاربرپسند بوده و در بهبود فاکتور کیفیت و کشف مواد موثر هستند. می دانیم که اگر زاویه انعکاسی که در یک پرتو نوری در اثر لبه های بیرونی یک محیط شفاف ایجاد می شود، بیشتر از یک زاویه ی خاص باشد، نور می تواند در آن محیط حبس شود. این زاویه ی خاص توسط ضریب شکست محیط شفاف و ضریب شکست بیرونی آن توصیف می شود و این پدیده شکست داخلی نام دارد. از آنجایی که نور از لبه های محیط شفاف منعکس شده است، یک موج محو شونده در محیط اطراف آن ایجاد می شود که مماس بر سطح منتشر می شود و تا فاصله ای در بیرون ماده ی شفاف گسترش دارد. تغییر ضریب شکست در این ناحیه می تواند با موج محو شونده در اطراف محیط شفاف تعامل کند. این تعامل باعث تغییر طول مسیر موج رونده در موجبر می شود و بنابراین طول موج نور تغییر می کند. این اساس کارکرد سنسورهای برپایه ی تشدید کننده های نوری است که از دقت بالایی برخوردارند. این دقت اضافه شده نتیجه ی تشدید است. تشدید وقتی اتفاق می افتد که موج حبس شده، در هر چرخش خود را برای چرخش بعدی به گونه ای منطقی و منسجم تحریک می کند تا بعد از هر بار چرخش با همان فاز اولیه به مکان اولیه بیاید و بنابراین برای تعداد طول موج ها در هر دور چرخشی یک عدد صحیح به دست می آید. نوری که به موجبر تحریک کننده ی تشدید کننده ی حلقوی داده می شود، شرایط تشدید را مانند فرورفتگی هایی در طول موج تشدید در طیف عبور خود نشان می دهد. تغییر ضریب شکست طول مسیر نوری فوتون چرخنده را افزایش یا کاهش می دهد و حالت تشدید حلقه را بر هم می زند. حلقه برای بازگشت به حالت تشدید احتیاج به یک اتفاق جبران کننده ی اثر تغییر ضریب شکست دارد. این جبران در واقع افزایش یا کاهش طول موج نور موجبر تحریک کننده و جابجایی طول موج تشدید است.