光流控芯片及其应用.ppt

1、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

2、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

3、、精准度和可重复性高。,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,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cc(电荷耦合元)线阵，而在微流道与之间设置通光孔线阵，像元与通光孔单元一一

4、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，光通量的变化由像元检测，如图（）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（）,分辨率达到 ,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*,-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