Fs 레이저 기록 볼륨 라만

Aug 27, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 13717(2023) 이 기사 인용

650 액세스

측정항목 세부정보

이 작업에서 우리는 Corning Gorilla 유리 스크린 층이나 전화기 카메라 앞에 배치된 강화 알루미노실리케이트 유리 보호 스크린에 약한 Raman-Nath 볼륨 격자를 펨토초 레이저로 새겨 스마트폰 스크린에 분광계를 직접 통합하는 방법을 보여줍니다. 열 축적 체제 외부에서 양의 굴절률 변화를 생성하는 새로운 기록 체제가 플루언스 의존적인 두 유리 모두에 대해 발견되었습니다. 이 열 축적이 없는 쓰기 방식의 상한 임계값은 두 유리 모두에 대해 발견되었으며 플루언스 8.7 × 106 J/m2 및 1.4 × 107 J/m2에 대해 각각 150 kHz 및 101 kHz 미만의 반복률에서 나타났습니다. . 2차 회절 차수를 사용하여 스펙트럼을 기록하기 위해 0.5 x 3mm 크기 및 3μm 피치의 약한 볼륨 Raman-Nath 격자를 Samsung Galaxy S21 FE 휴대폰 앞에 배치했습니다. 이 분광계는 0.4nm/픽셀 검출기 분해능과 3nm 광학 분해능으로 401~700nm의 가시 대역을 포괄합니다. 이는 0.5mg/L인 것으로 밝혀진 물 내 로다민 6G의 농도 검출 한계를 결정하는 데 사용되었습니다. 이 개념 증명은 신속한 정보 수집을 위한 현장 흡수 분광법의 길을 열어줍니다.

19931년 출시 이후 스마트폰은 전 세계적으로 널리 사용되고 일상생활에 통합되는 기기가 되었습니다. 이 통합 플랫폼은 컴퓨팅 성능의 향상과 새로운 센서 및 기능의 추가를 통해 수년에 걸쳐 발전해 왔습니다. 이는 이미 비디오나 사진 카메라, 알람 시계, 시계, GPS(Global Positioning System), 달력, 계산기, 플래시 램프 등 일반적인 필수품을 대체했으며, 몇 가지 예를 들면 다음과 같은 기능을 갖춘 소형 컴퓨터만큼 강력해졌습니다. 인터넷. 최근의 코로나19 대유행은 기록적인 시간 내에 방대한 인구에게 애플리케이션을 신속하게 구현하고 배포할 수 있는 이 도구의 잠재력을 강조했습니다.

포토닉스는 이러한 장치의 기능과 잠재력을 향상시키는 흥미로운 방법이 될 수 있습니다. 제조업체는 이미 증강 현실 애플리케이션을 위한 Lidar나 현장 혈중 산소 농도 및 심장 주파수를 획득하기 위한 맥박 산소 측정기와 같은 새로운 포토닉스 센서를 일부 최신 스마트폰 모델에 통합했습니다. 동시에 많은 연구 그룹에서는 이미 탑재된 센서를 사용하거나 새로운 센서를 개발하여 이 장치에 새로운 기능을 만들기 위해 적극적으로 노력하고 있습니다. 알고리즘과 결합된 스마트폰 카메라를 사용하는 현미경 시스템은 혈액 샘플 분석은 물론 기생충3, 박테리아4,5 및 바이러스6 검출을 위해 백혈구 또는 적혈구2를 계산하는 것으로 입증되었습니다. RGB 카메라7에서 파란색과 녹색 스펙트럼 구성 요소의 비율을 평가하여 혈당 수준을 감지할 수 있습니다. Mie 확산을 이용한 물의 탁도 수준은 그림 8과 같이 측정할 수도 있습니다. 호흡에서 생성된 안개의 알코올 함량에 따른 증발 속도 차이를 기반으로 하는 광학 음주 측정기도 시연되었습니다9. 물의 pH 수준을 측정할 수 있는 분광학 시스템도 0.305 nm/pixel10의 분해능으로 입증되었습니다. 구리, 크롬, 불소, 납, 수은 또는 살충제11와 같은 수질 오염물질의 검출도 조사되었습니다. 플라즈몬 공명 시스템은 분광법과 결합하여 카메라의 광학 대역폭에 투명한 물질을 감지하고 12에서 보고된 바와 같이 포도상구균 장독소 B의 물(100피코그램/mL)에서 분석물질의 낮은 농도 감지 수준을 제공할 수 있습니다.

그러나 이러한 새로운 기능에는 공간을 소비하는 추가 기능으로 구성 요소를 추가해야 하는 경우가 많습니다. 최적화된 장치가 필요한 조건에서는 공간 제한 문제가 우려됩니다. 이 문제를 해결하기 위해 화면 전면에 Corning Gorilla 유리로 만든 750μm 두께의 보호층을 사용하여 포토닉스 장치를 새기는 아이디어가 Lapointe et al.에 의해 제안되었습니다. in13. 1030nm에서 펨토초(fs) 레이저 쓰기를 사용하여 1550nm에서 0.053dB/cm의 저손실 단일 모드 도파관을 보여주었습니다. 그들은 또한 유리 표면의 소멸장 상호작용 손실을 기반으로 한 굴절률(RI) 측정 장치를 시연했습니다14.