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KR20070018083A - Dielectric Microcavity Fluorescent Sensor Excited with Broadband Light Source - Google Patents

Dielectric Microcavity Fluorescent Sensor Excited with Broadband Light Source Download PDF

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KR20070018083A
KR20070018083A KR1020067024725A KR20067024725A KR20070018083A KR 20070018083 A KR20070018083 A KR 20070018083A KR 1020067024725 A KR1020067024725 A KR 1020067024725A KR 20067024725 A KR20067024725 A KR 20067024725A KR 20070018083 A KR20070018083 A KR 20070018083A
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KR
South Korea
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light
microresonator
microcavity
sensor device
microcavity resonator
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020067024725A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
슈동 판
로버트 더블유. 윌슨
춘메이 구오
Original Assignee
쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 filed Critical 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority to KR1020067024725A priority Critical patent/KR20070018083A/en
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Abstract

본 발명의 마이크로공진기 센서 장치는, 그 주파수들이 자유 스펙트럼 영역(FSR)에 의해 분리되는 이쿼토리얼 위스퍼링 갤러리 모드(EWGM)를 한정하는 미세공동 공진기를 갖는다. EWGM은 미세공동 공진기 축에 대해 수직인 평면에 놓여 있다. 광원이 미세공동 공진기에 광을 주입하도록 광학적으로 결합된다. 광원은 그 대역폭이 EWGM의 FSR과 대략 같거나 그보다 큰 출력 스펙트럼을 갖는 출력 광을 생성한다. 미세공동 공진기에 결합된 여기 광을 이용하여 하나 이상의 형광 물질이 여기된다. 그 후 하나 이상의 형광 물질의 형광으로부터 발생하는 형광 신호가 검출된다.The microresonator sensor device of the present invention has a microcavity resonator defining an equatorial whispering gallery mode (EWGM) whose frequencies are separated by a free spectral region (FSR). The EWGM lies in a plane perpendicular to the microcavity resonator axis. The light source is optically coupled to inject light into the microcavity resonator. The light source produces output light having an output spectrum whose bandwidth is approximately equal to or greater than the FSR of the EWGM. One or more fluorescent materials are excited using excitation light coupled to the microcavity resonator. The fluorescence signal resulting from the fluorescence of one or more fluorescent materials is then detected.

미세공동 공진기, 마이크로공진기, 형광 센서, 위스퍼링 갤러리 모드(WGM), 이쿼토리얼 위스퍼링 갤러리 모드(EWGM) Microcavity resonator, microresonator, fluorescent sensor, whispering gallery mode (WGM), equatorial whispering gallery mode (EWGM)

Description

광대역 광원으로 여기된 유전체 미세공동 형광 센서{DIELECTRIC MICROCAVITY FLUOROSENSORS EXCITED WITH A BROADBAND LIGHT SOURCE}DIELECTRIC MICROCAVITY FLUOROSENSORS EXCITED WITH A BROADBAND LIGHT SOURCE}

본 발명은 일반적으로 광학 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 마이크로공진기(microresonators)를 이용하는 광학 센서에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to optical devices and, more particularly, to optical sensors using microresonators.

유전체 미소구체(dielectric microspheres)가 최근 센서 응용 분야에서 형광 센서로서 점점 더 주의를 끌고 있다. 이들 센서에서, 센서 표면은 항원과 같은 피분석 물질의 후속 포획을 위해 항체와 같은 분자들의 층으로 고정된다. 직접 분석 구성에서는, 항원이 형광 염료 분자와 결합된다. 항원이 센서 표면상의 항체와 결합할 때, 형광 분자는 미소구체에 충분히 가까이 유지되어 미소구체 내에서 순환하는 소실광(evanescent light)에 의해 여기된다. 샌드위치형 구성에서는, 항원은 먼저 센서 표면상의 항체에 결합되고, 그 후 형광 염료가 부착된 제2 항체층이 상기 포획된 항원에 결합하도록 부가된다. 제2 항체층에 결합된 형광 분자들은 미소구체의 위스퍼링 갤러리 모드(WGM: whispering gallery mode)에서 전파하는 광으로부터 발생하는 소실장(evanescent field)에 의해 여기된다. 여기된 염료로부터 생성되는 형광은 수집되어 항원 결합 이벤트들의 지시자로서 이용된다.Dielectric microspheres have attracted increasing attention as fluorescent sensors in recent sensor applications. In these sensors, the sensor surface is immobilized with a layer of molecules such as an antibody for subsequent capture of the analyte, such as an antigen. In a direct assay configuration, the antigen is associated with a fluorescent dye molecule. When the antigen binds to the antibody on the sensor surface, the fluorescent molecule is excited by evanescent light that remains close enough to the microspheres and circulates within the microspheres. In the sandwich configuration, the antigen is first bound to the antibody on the sensor surface, and then a second antibody layer with fluorescent dye attached is added to bind the captured antigen. Fluorescent molecules bound to the second antibody layer are excited by an evanescent field resulting from light propagating in the whispering gallery mode (WGM) of the microspheres. Fluorescence generated from the excited dye is collected and used as an indicator of antigen binding events.

미소구체의 WGM은 높은 Q-팩터와 관련되고, 따라서 WGM에 결합될 때의 광의 강도가 입력 광에 비하여 증강된다. 증강의 정도는 Q-팩터에 비례한다. 일반적으로 서브-메가헤르츠 스펙트럼 선폭을 갖는 협대역폭의 튜닝 가능한 반도체 다이오드 레이저가 미소구체 공동에서 WGM을 여기시키기 위한 광원으로서 이용된다. 레이저 광의 대역폭은 단일 WGM 공진의 대역폭에 필적한다. 따라서, 레이저가 특정 WGM 공진에 튜닝될 때, 결합된 광의 대부분이 공진 대역폭 내에 들고, 따라서 WGM 공진으로의 효율적인 결합이 있다. 그러나, 그러한 레이저의 높은 비용은 여러 응용 분야에서 미소구체 기반 센서들의 광범위한 도입에 상당한 장애임이 증명되었다.The microsphere's WGM is associated with a high Q-factor, so that the intensity of the light when coupled to the WGM is enhanced compared to the input light. The degree of augmentation is proportional to the Q-factor. In general, a narrow bandwidth tunable semiconductor diode laser having a sub-megahertz spectral linewidth is used as the light source to excite the WGM in the microsphere cavity. The bandwidth of the laser light is comparable to the bandwidth of a single WGM resonance. Thus, when the laser is tuned to a specific WGM resonance, most of the combined light falls within the resonance bandwidth, thus there is an efficient coupling to the WGM resonance. However, the high cost of such lasers has proven to be a significant obstacle to the widespread introduction of microsphere-based sensors in many applications.

따라서, 본 발명의 하나의 특정한 실시예는, 그 주파수들이 자유 스펙트럼 영역(FSR: free spectral range)에 의해 분리되는, 이쿼토리얼 위스퍼링 갤러리 모드(EWGM: equatorial whispering gallery mode)을 한정하는 미세공동 공진기를 포함하는 마이크로공진기 센서 장치에 관한 것이다. EWGM은 미세공동 공진기 축에 대해 수직인 평면에 놓여 있다. 광원이 미세공동 공진기에 광을 주입하도록 광학적으로 결합된다. 광원은 그 대역폭이 EWGM의 FSR과 대략 같거나 그보다 넓은 출력 스펙트럼을 갖는 출력 광을 생성한다.Thus, one particular embodiment of the present invention is a microcavity defining an equatorial whispering gallery mode (EWGM) in which the frequencies are separated by a free spectral range (FSR). A micro resonator sensor device comprising a resonator. The EWGM lies in a plane perpendicular to the microcavity resonator axis. The light source is optically coupled to inject light into the microcavity resonator. The light source produces output light having an output spectrum whose bandwidth is approximately equal to or wider than the FSR of the EWGM.

본 발명의 다른 실시예는, 제1 미세공동 공진기에 여기 광을 결합시키는 것을 포함하는 형광 측정을 행하는 방법에 관한 것이다. 제1 미세공동 공진기는 이쿼토리얼 위스퍼링 갤러리 모드(EWGMs)를 한정하고, 상기 여기 광은 적어도 2개의 인접한 EWGM에 결합 가능하도록 충분히 넓은 대역폭을 갖는다. 상기 제1 미세공동 공진기에 결합된 상기 여기 광을 이용하여 하나 이상의 형광 물질들이 여기된다. 그 후 상기 하나 이상의 형광 물질들의 형광으로부터 발생하는 형광 신호가 검출된다.Another embodiment of the invention is directed to a method of making fluorescence measurements comprising coupling excitation light to a first microcavity resonator. The first microcavity resonator defines Equatorial Whispering Gallery Modes (EWGMs), the excitation light having a bandwidth wide enough to be able to couple to at least two adjacent EWGMs. One or more fluorescent materials are excited using the excitation light coupled to the first microcavity resonator. The fluorescence signal resulting from the fluorescence of the one or more fluorescent materials is then detected.

본 발명의 상기 개시는 본 발명의 각각의 예시된 실시예 또는 모든 실시예를 기술하기 위해 의도된 것이 아니다. 후속 도면들 및 상세한 설명이 이들 실시예들을 보다 구체적으로 예시한다.The above disclosure of the present invention is not intended to describe each illustrated embodiment or every embodiment of the present invention. The following figures and detailed description more particularly exemplify these embodiments.

본 발명은 첨부 도면들과 관련하여 본 발명의 다양한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명을 고려함으로써 보다 완벽히 이해될 수 있다.The invention may be more fully understood by considering the following detailed description of various embodiments of the invention in connection with the accompanying drawings.

도1A 내지 도1C는 본 발명의 원리에 따른 미세공동 센서의 상이한 실시예를 개략적으로 예시한다.1A-1C schematically illustrate different embodiments of microcavity sensors in accordance with the principles of the present invention.

도2는 미세공동 공진기에서의 위스퍼링 갤러리 모드를 개략적으로 예시한다.2 schematically illustrates a whispering gallery mode in a microcavity resonator.

도3A 내지 도3C는 각각 원통형, 구형 및 벌지형(bulge-like) 미세공동을 개략적으로 예시한다.3A-3C schematically illustrate cylindrical, spherical and bulge-like microcavities, respectively.

도4A 내지 도4C는 도3A 내지 도3C에 각각 예시된 미세공동의 공진 스펙트럼의 부분들을 개략적으로 나타낸다.4A-4C schematically depict portions of the microcavity resonant spectrum illustrated in FIGS. 3A-3C, respectively.

도5A는 예시적인 광원의 대역폭을 보여준다.5A shows the bandwidth of an exemplary light source.

도5B는 공진 모드에 광을 방출하는 광원의 대역폭을 보여준다.5B shows the bandwidth of a light source emitting light in a resonant mode.

도6은 튜닝 가능한 반도체 레이저로부터의 협대역 광을 이용하여 측정된 미세공동의 공진 스펙트럼을 보여준다.Figure 6 shows the resonant spectra of microcavities measured using narrowband light from a tunable semiconductor laser.

도7은 광대역 광으로 여기될 때 미세공동으로부터 획득된 형광 신호의 시간 의존성을 보여준다.7 shows the time dependence of the fluorescence signal obtained from the microcavity when excited with broadband light.

본 발명은 다양한 변형 및 대안 형태로 될 여지가 있지만, 발명의 명세가 예로서 도면에 도시되었고 상세히 기술될 것이다. 그러나, 본 발명은 기술된 특정 실시예에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 할 것이다. 그렇지만, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 규정된 본 발명의 사상 및 범위 안에 드는 모든 변형물, 균등물, 및 대체물을 망라할 것이다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, details thereof are shown by way of example in the drawings and will be described in detail. However, it should be understood that the invention is not limited to the specific embodiments described. However, the invention will encompass all modifications, equivalents, and substitutions falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

본 발명은, 특히 미세공동 공진기를 이용하는 광학 센서에 적용 가능하다. 그러한 공진기는 또한 마이크로공진기로 불릴 수 있다.The present invention is particularly applicable to an optical sensor using a microcavity resonator. Such resonators may also be called microresonators.

협대역폭의 튜닝 가능한 다이오드 레이저와 대비하여, 보다 넓은 선폭을 갖는 반도체 광원이 상대적으로 저가이다. 지금까지는 광대역폭 광원이 높은 Q 팩터 미소구체와의 응용에는 적합하지 않은 것으로 여겨져 왔는데, 왜냐하면 그러한 광원으로부터의 출력 광의 작은 부분만이 미소구체의 단일 위스퍼링 갤러리 모드(WGM) 공진과 스펙트럼적으로 겹치고 미소구체에 의해 주어지는 증강을 경험할 수 있기 때문이다.In contrast to narrow bandwidth tunable diode lasers, semiconductor light sources with wider line widths are relatively inexpensive. Until now, wideband light sources have been considered unsuitable for applications with high Q factor microspheres, since only a small fraction of the output light from such light sources spectrally overlaps with the single whispering gallery mode (WGM) resonance of the microspheres. This is because the augmentation given by the microspheres can be experienced.

광대역 광원은, 그러나, 미세공동의 스펙트럼 모드 밀도가 높고 광이 다수의 WGM에 결합되는 경우에는, 미세공동과의 이용에 적합하다. 그런 상황에서는, 광대역 광원으로부터의 출력의 상당 부분이 미세공동에 결합될 수 있고, 따라서 광대역 광원과 미세공동의 조합은 낮은 관련 부품 비용으로 높은 감도를 갖는 형광 센서를 이끌어낸다.Broadband light sources, however, are suitable for use with microcavities when the cavitation mode density of the microcavities is high and light is coupled to multiple WGMs. In such a situation, a significant portion of the output from the broadband light source can be coupled to the microcavity, so the combination of the broadband light source and the microcavity leads to a high sensitivity fluorescent sensor with low associated component costs.

마이크로공진기를 이용하는 미세공동-도파관(microcavity-waveguide) 시스템(100)의 예가 도1A에 개략적으로 예시되어 있다. 광원(102)은 도파관(104)을 따라서 검출기 유닛(106)으로 광을 안내한다. 마이크로공진기(110)는 도파관(104)에 광학적으로 결합된다. 광원(102)으로부터의 광(108)은 도파관(104)에 출사되어 검출기 유닛(106) 쪽으로 전파한다. 마이크로공진기(110)는 광(108)의 일부를 도파관(104)의 외부로 소실 결합하고, 외부 결합된 광(112)은 마이크로공진기(110) 내에서 마이크로공진기(110)의 공진 주파수 중 하나의 주파수로 전파한다.An example of a microcavity-waveguide system 100 using a microresonator is schematically illustrated in FIG. 1A. The light source 102 directs light along the waveguide 104 to the detector unit 106. Microresonator 110 is optically coupled to waveguide 104. Light 108 from light source 102 exits waveguide 104 and propagates toward detector unit 106. The microresonator 110 loses and couples a portion of the light 108 to the outside of the waveguide 104, and the externally coupled light 112 is one of the resonant frequencies of the microresonator 110 within the microresonator 110. Propagates at a frequency.

광원(102)은 임의의 적당한 유형의 광원일 수 있다. 증가된 효율 및 감도를 위하여, 광원은 도파관(104)에 효율적으로 결합되는 광을 생성하는 것이 유리하고, 예를 들면 광원은 레이저 다이오드와 같은 레이저일 수도 있고, 또는 발광 다이오드일 수도 있다. 광원(102)은 원하는 파장, 또는 파장 범위의 광(108)을 생성한다. 예를 들면, 마이크로공진기가 센서에서 이용되는 경우, 광원(102)은 감지되는 종들과 상호 작용하는 파장의 광을 생성한다. WGM에서 전파하는 광이 감지되는 종들과 상호 작용하도록, 감지되는 종들은 전형적으로 마이크로공진기(110)의 표면에 근접하여 배치된다. 광원(102)은 또한 램프와, 이 램프로부터의 광을 도파관(104) 내로 결합시키기 위한 적당한 광학 장치를 함께 포함할 수 있다.The light source 102 can be any suitable type of light source. For increased efficiency and sensitivity, it is advantageous for the light source to produce light that is efficiently coupled to the waveguide 104, for example the light source may be a laser, such as a laser diode, or may be a light emitting diode. Light source 102 generates light 108 of a desired wavelength, or range of wavelengths. For example, when a microresonator is used in the sensor, the light source 102 generates light of a wavelength that interacts with the species being sensed. The sensed species are typically placed in close proximity to the surface of the microresonator 110 such that the light propagating in the WGM interacts with the sensed species. Light source 102 may also include a lamp together with a suitable optical device for coupling light from the lamp into waveguide 104.

예를 들면, 시스템(100)이 형광 센서로서 이용되는 경우, 마이크로공진기(110) 내에서 전파하는 광은, 마이크로공진기 표면 상에서 피분석 물질에 또는 피분석 물질의 존재를 지시하는 마커(marker)에 부착되는, 형광 염료와 같은 형광 분자에 의해 흡수된다. 보다 구체적인 예에서, 마이크로공진기의 표면에는 원하는 항원 피분석 물질에 특정한 항체들이 부착될 수 있다. 형광 염료와 결합된 피분석 물질 항원 분자들은 센서 시스템(100)에 도입된다. 그 항원 분자들은 마이크로공진기(110) 상의 항체 분자들에 결합하고, 따라서 형광 염료 분자를 마이크로공진기(110)에 충분히 가까이 유지하여 마이크로공진기(110) 내에서 순환하는 광이 형광 분자들에 소실 결합한다. 흡수된 광은 형광 분자들을 여기시키고 그 후 그 분자들은 여기 파장과는 다른 파장으로 형광을 발한다. 형광성 광의 검출은 피분석 물질 항원의 존재를 확증한다.For example, when the system 100 is used as a fluorescence sensor, light propagating in the microresonator 110 may be directed to an analyte on the microresonator surface or to a marker indicating the presence of the analyte. It is absorbed by fluorescent molecules, such as fluorescent dyes, to which they are attached. In a more specific example, the antibodies may be attached to the surface of the microresonator specific to the desired antigen analyte. The analyte antigen molecules combined with the fluorescent dye are introduced into the sensor system 100. The antigen molecules bind to antibody molecules on the microresonator 110, thus keeping the fluorescent dye molecules close enough to the microresonator 110 so that light circulating within the microresonator 110 is lost to the fluorescent molecules. . The absorbed light excites the fluorescent molecules, which then fluoresce at a wavelength different from the excitation wavelength. Detection of fluorescent light confirms the presence of the analyte antigen.

또 다른 예에서는, 피분석 물질 항원 분자들이 형광 염료와 결합되지 않지만, 마이크로공진기 표면에 부착된 항체에 결합하도록 허용된다. 그 후 형광 분자들에 결합된 더 많은 항체가 센서에 도입되어, 항원에 결합한다. 다시, 형광 분자들은 마이크로공진기(110) 내에서 전파하는 광과의 소실 상호 작용에 의해 여기되고, 후속 형광의 검출은 피분석 물질 항원의 존재 및 풍부함을 판정하기 위해 이용될 수 있다.In another example, the analyte antigen molecules are not bound to the fluorescent dye, but are allowed to bind to the antibody attached to the microresonator surface. Then more antibodies bound to the fluorescent molecules are introduced into the sensor to bind the antigen. Again, fluorescent molecules are excited by the lossy interaction with light propagating within microresonator 110, and subsequent detection of fluorescence can be used to determine the presence and abundance of the analyte antigen.

광원(102)은 광을 다수의 상이한 도파관으로 안내할 수 있고, 그 중 도파관(104)은 하나의 그러한 예이다. 도파관(104)은 임의의 적당한 유형의 도파관일 수 있고, 예를 들면, 실리카 기판 내에 형성된 도파관과 같은, 기판 내에 또는 그 위에 형성된 평면 도파관 또는 채널 도파관일 수 있다. 도파관(104)은 또한 광섬유일 수도 있다.Light source 102 may direct light to a number of different waveguides, of which waveguide 104 is one such example. Waveguide 104 may be any suitable type of waveguide and may be, for example, a planar waveguide or channel waveguide formed in or on a substrate, such as a waveguide formed in a silica substrate. Waveguide 104 may also be an optical fiber.

검출기 유닛(106)은 광을 검출하는 광 검출기, 예를 들면 포토다이오드 또는 포토트랜지스터를 포함한다. 검출기 유닛(106)은 또한 광 검출기에 도달하는 광의 파장을 선택하는 파장 선택 장치를 포함할 수 있다. 파장 선택 장치는, 예를 들면, 필터, 또는 분광계일 수 있다. 파장 선택 장치는 사용자가 광 검출기에 입사하는 광의 파장을 능동적으로 변경할 수 있도록 튜닝 가능할 수 있다.The detector unit 106 comprises a photo detector for detecting light, for example a photodiode or phototransistor. The detector unit 106 may also include a wavelength selection device for selecting the wavelength of light reaching the photo detector. The wavelength selection device may be, for example, a filter or a spectrometer. The wavelength selection device may be tunable to allow the user to actively change the wavelength of light incident on the photo detector.

마이크로공진기(110)는, 도파관(104)을 따라서 전파하는 광(108)의 일부가 마이크로공진기(110) 내로 소실 결합되도록, 도파관(104)과 물리적으로 접촉하여, 또는 도파관(104)에 매우 가까이 배치될 수 있다. 도파관(104)은 전형적으로 마이크로공진기(110)가 도파관(104)에 결합하는 지점에 클래딩(cladding)을 거의 또는 전혀 갖고 있지 않고, 따라서 마이크로공진기(110)는 도파관(104)의 코어에 직접 결합한다.Microresonator 110 is in physical contact with waveguide 104 or very close to waveguide 104 such that a portion of the light 108 propagating along waveguide 104 is lost and coupled into microresonator 110. Can be arranged. Waveguide 104 typically has little or no cladding at the point where microresonator 110 couples to waveguide 104, so microresonator 110 couples directly to the core of waveguide 104. do.

다른 유형의 마이크로공진기 장치(150)가 도1B에 개략적으로 예시되어 있다. 이 장치(150)에서는, 마이크로공진기(110)로부터의 광(158)이 제2 도파관(154)에 결합되어, 검출기(106)에 전파한다.Another type of microresonator device 150 is schematically illustrated in FIG. 1B. In this device 150, light 158 from the microresonator 110 is coupled to the second waveguide 154 and propagates to the detector 106.

또 다른 유형의 마이크로공진기 장치(170)가 도1C에 개략적으로 예시되어 있다. 이 장치(170)에서는, 제2 검출기(172)가 마이크로공진기(110)에 가까이 배치되어 마이크로공진기(110)로부터의 광을 검출한다. 제2 검출기(172)에 의해 검출된 광은 도파관을 통하여 제2 검출기(172)에 전달되지 않고, 자유 공간을 통하여 전파한다고 한다. 제2 검출기(172)에 의해 검출되는 마이크로공진기(110)로부터의 광은, 예를 들면, 마이크로공진기(110)의 외부로 산란될 수 있고, 또는 마이크로공진기(110) 내에서 순환하는 광에 의해, 마이크로공진기의 표면에 부착된, 형광 종 들의 여기로부터 발생하는 형광성 광일 수 있다. 제2 검출기(172)는 마이크로공진기(110)로부터의 광의 모든 파장을 검출할 수도 있고, 또는 예를 들면 제2 검출기(172)와 마이크로공진기(110) 사이에 위치한 파장 선택 소자(174)를 이용하여, 특정 파장 범위에 있는 광을 검출할 수도 있다. 파장 선택 소자(174)는, 예를 들면, 마이크로공진기(110) 내에서 공진하는 여기 파장의 광을 거부하고 형광 파장의 광을 투과시키는 필터일 수 있다. 제2 검출기(172)는 또한 도1B에 도시된 것과 같은 구성으로 이용될 수도 있다.Another type of microresonator device 170 is schematically illustrated in FIG. 1C. In this device 170, a second detector 172 is disposed close to the microresonator 110 to detect light from the microresonator 110. The light detected by the second detector 172 is not transmitted to the second detector 172 through the waveguide, but propagates through the free space. Light from the microresonator 110 detected by the second detector 172 may be scattered outside of the microresonator 110, for example, or by light circulating in the microresonator 110. And fluorescent light resulting from the excitation of fluorescent species, attached to the surface of the microresonator. The second detector 172 may detect all wavelengths of light from the microresonator 110 or use, for example, a wavelength selection element 174 located between the second detector 172 and the microresonator 110. It is also possible to detect light in a specific wavelength range. The wavelength selection element 174 may be, for example, a filter that rejects light of an excitation wavelength resonating in the microresonator 110 and transmits light of a fluorescent wavelength. The second detector 172 may also be used in a configuration such as that shown in FIG. 1B.

광은 마이크로공진기 내에서 소위 "위스퍼링 갤러리 모드들"에서 전파하고, 그 예가 도2에 개략적으로 예시되어 있다. 위스퍼링 갤러리 모드(WGM)(202)에서, 광은 원점으로부터 다수의 총 내부 반사를 경유하여 원점에 되돌아올 때까지 마이크로공진기(210)를 돌아서 전파한다. 예시된 실시예에서는, WGM(202)은 1회전 진행(single round trip)에서 8개의 총 내부 반사를 포함한다. 광은 마이크로공진기(210) 내에서 상이한 개수의 총 내부 반사에 대응하는 다른 WGM에서 전파할 수 있다는 것을 알 것이다.Light propagates in so-called "whispering gallery modes" in a microresonator, an example of which is schematically illustrated in FIG. In whispering gallery mode (WGM) 202, light propagates around the microresonator 210 until it returns to the origin via multiple total internal reflections from the origin. In the illustrated embodiment, the WGM 202 includes eight total internal reflections in a single round trip. It will be appreciated that light may propagate in other WGMs corresponding to different numbers of total internal reflections within the microresonator 210.

또한, WGM(202)은 단지 광이 1회전 진행 후에 건설적으로 간섭하는 그러한 파장의 광인 경우 높은 Q-팩터를 증명한다. 달리 말하면, WGM(202) 둘레의 광 경로 길이는 정수의 파장들과 같다. 도2에 예시된 평면 WGM(202)에서의 광에 대한 이 공진 조건은 수학적으로 다음과 같이 나타낼 수 있다.In addition, the WGM 202 demonstrates a high Q-factor if only light of such wavelength is light that constructively interferes after one revolution. In other words, the optical path length around the WGM 202 is equal to integer wavelengths. This resonance condition for light in the planar WGM 202 illustrated in FIG. 2 can be mathematically represented as follows.

[수학식 1][Equation 1]

l = Ll = L

여기서 λl 은 진공 중의 l번째 모드의 파장이고, L은 WGM의 1회전 진행의 광학 길이이고, l은 모드 번호로 지칭되는 정수이다. 공진 조건 [수학식 1]을 만족시키는 도파관(104)으로부터의 광은 마이크로공진기에 효율적으로 결합된다. 미세공동들의 공진 모드에 대해서는, 예를 들면, 1993년도 미국 광학회 저널의 제10권 제343-352페이지에서, 비. 알. 존슨(B. R. Johnson)에 의해 기술된 "형태-의존 공진의 이론: 형상 공진 및 대역폭 공식(theory of morphology-dependent resonances: shape resonances and width formulas)", 및 1995년도 광학지의 제20권 제1515-1517페이지에서, 제이. 씨. 나이트 등(J.C. Knight et al.)에 의해 기술된 "니어-필드 프로브를 갖춘 미소구체 내의 맵핑 위스퍼링 갤러리 모드(Mapping whispering-gallery modes in microspheres with a near-field probe)"에 더 기술되어 있다.Where λ l is the wavelength of the l-th mode in vacuum, L is the optical length of one revolution of the WGM, and l is an integer called the mode number. Light from the waveguide 104 satisfying the resonance condition [Equation 1] is efficiently coupled to the microresonator. For the resonant mode of microcavities, see, for example, in volume 10, pp. 343-352, of the American Journal of Optics, 1993. egg. "Theory of morphology-dependent resonances: shape resonances and width formulas", described by BR Johnson, and Vol. 20, 1515-1517, Optical Paper, 1995. On the page, Jay. Seed. It is further described in "Mapping whispering-gallery modes in microspheres with a near-field probe" described by JC Knight et al.

WGM의 전계 강도는 마이크로공진기(210)의 내부 표면에서 최고치에 달한다. WGM의 전계 강도는 마이크로공진기(210)의 외부에서 지수적으로 감쇠하고, 특성 감쇠 길이 d는 대략 d ≒ λ/n으로 주어지고, 여기서 λ는 진공 중의 광의 파장이고, n은 마이크로공진기(210) 외부의 매체의 굴절률이다. 전계 강도 E는 단면 라인 AA'를 따라서 WGM(202)에 대하여 도2에 개략적으로 예시되어 있다.The field strength of the WGM reaches its maximum at the inner surface of the microresonator 210. The field strength of the WGM is exponentially attenuated outside of the microresonator 210 and the characteristic attenuation length d is given by approximately d ≒ λ / n, where λ is the wavelength of light in vacuum and n is the microresonator 210. The refractive index of the external medium. The electric field strength E is schematically illustrated in FIG. 2 with respect to the WGM 202 along the section line AA '.

마이크로공진기(210)는 전형적으로 20 ㎛에서 수 밀리미터까지의 범위의 직경을 갖지만, 50 ㎛ - 500 ㎛의 범위가 더 흔하다. 또한, 도파관은 도파관 외부에 서의 광 전계 강도의 강도를 증가시켜서, 마이크로공진기에 결합하는 광의 양을 증가시키기 위해 종종 테이퍼 된다. 광섬유 도파관의 경우에, 섬유는 가열되고 약 1 - 5 ㎛의 총 두께로 테이퍼되거나 에칭될 수 있다. 마찬가지로, 평면 또는 채널 도파관에서, 도파관 두께는 광이 마이크로공진기에 결합되는 영역에서 축소될 수 있다. 도파관이 크기가 축소되는 것 외에, 도파관 둘레의 클래딩의 두께도 축소될 수 있다. 마이크로공진기를 도파관 또는 섬유에 결합시키는 다양한 방법들에 대해서는 본 명세서에 참조로 포함된 공동 소유의 공히 계류중인 미국 특허 출원 제10/685,049호에 더 상세히 논의되어 있다.Microresonators 210 typically have diameters ranging from 20 μm to several millimeters, although the range of 50 μm-500 μm is more common. In addition, waveguides are often tapered to increase the intensity of photoelectric field strength outside the waveguide, thereby increasing the amount of light that couples to the microresonator. In the case of an optical fiber waveguide, the fibers may be heated and tapered or etched to a total thickness of about 1-5 μm. Likewise, in a planar or channel waveguide, the waveguide thickness can be reduced in the region where light is coupled to the microresonator. In addition to the size of the waveguide, the thickness of the cladding around the waveguide can be reduced. Various methods of coupling microresonators to waveguides or fibers are discussed in more detail in co-owned co-pending US patent application Ser. No. 10 / 685,049, incorporated herein by reference.

이제 상이한 유형의 미세공동 공진기들에 대하여 도3A 내지 도4C를 참조하여 설명한다. 도3A 내지 도3C에 도시된 WGM(306, 316 및 326)은 단일 개수의 총 내부 반사만을 갖는 WGM에 대응한다.Different types of microcavity resonators will now be described with reference to FIGS. 3A-4C. The WGMs 306, 316, and 326 shown in Figures 3A-3C correspond to WGMs having only a single number of total internal reflections.

도3A는 실리더형 마이크로공진기(300)를 개략적으로 예시하는 것으로, 원통형 마이크로공진기(300)의 원형 벽(304)에 평행하게 놓여 있는 장축(302)을 갖고 있다. 그러한 마이크로공진기는, 예를 들면, 광섬유를 이용하여 형성될 수 있고, 이 경우 광은 섬유축에 대해 수직인 방향으로 섬유의 측면에 접선적으로 결합된다. WGM(306)은 축(302)에 대해 수직인 평면에 놓여 있는 것으로, 점선으로 도시되어 있다. 원통형 마이크로공진기(300)는 축에 대해 수직이 아닌 평면에 놓여 있는 WGM 모드는 지원하지 않는데, 이는 그러한 광은 닫힌 경로를 따르지 않고 공진 공동으로부터 탈출하기 때문이다. WGM(306)이 축(302)에 대해 수직인 평면에 놓여 있기 때문에, WGM은 이쿼토리얼 WGM(EWGM)으로 불릴 수 있다.3A schematically illustrates a cylinder type microresonator 300, having a long axis 302 lying parallel to the circular wall 304 of the cylindrical microresonator 300. Such a microresonator may be formed using, for example, an optical fiber, in which light is tangentially coupled to the side of the fiber in a direction perpendicular to the fiber axis. The WGM 306 lies in a plane perpendicular to the axis 302 and is shown in dashed lines. Cylindrical microresonator 300 does not support the WGM mode, which lies in a plane that is not perpendicular to the axis because such light escapes from the resonant cavity without following a closed path. Since the WGM 306 lies in a plane perpendicular to the axis 302, the WGM may be referred to as the Equatorial WGM (EWGM).

따라서, EWGM(306)의 공진 스펙트럼은, 주파수 υ의 함수로서 그래프화된 공진을 보여주는, 도4에 도시된 것과 같다. l번째 공진 모드는 자유 스펙트럼 영역(FSR)로도 불리는 Δυ와 같은 분리만큼 (l+1)번째 공진 모드와 분리되고, 여기서 Δυ는 EWGM(306) 둘레의 파장들의 수에서 1의 증가에 대응한다. FSR은 다음 수학식에 따라서 주파수에 의하여 계산될 수 있다:Thus, the resonance spectrum of the EWGM 306 is as shown in FIG. 4, showing the graphed resonance as a function of the frequency ν. The l-th resonant mode is separated from the (l + 1) th resonant mode by a separation such as Δυ, also called the free spectral region FSR, where Δυ corresponds to an increase of 1 in the number of wavelengths around the EWGM 306. FSR can be calculated by frequency according to the following equation:

[수학식 2][Equation 2]

FSR = Δυ = c/L ≒ c/(πnD)FSR = Δυ = c / L ≒ c / (πnD)

여기서, c는 진공 중의 광의 속도이고, n은 미세공동의 굴절률이고, D는 원통 직경이고, nπD는 EWGM의 1회전 진행의 광학 길이에 근사한다. l번째 및 (l+1)번째 모드는 인접한 EWGM 모드로 불린다.Where c is the speed of light in the vacuum, n is the refractive index of the microcavity, D is the cylinder diameter, and nπD approximates the optical length of one revolution of the EWGM. The lth and (l + 1) th modes are called adjacent EWGM modes.

FSR은 또한 파장에 의하여 표현될 수도 있다:FSR can also be expressed by wavelength:

[수학식 3][Equation 3]

FSR(파장으로) = Δυλ2/c = λ2/(πnD)FSR (in wavelength) = Δυλ 2 / c = λ 2 / (πnD)

여기서, λ는 진공 중의 광의 파장이다. FSR에 대한 두 정의 모두가 본 발명에서 교환 가능하게 사용된다.Is the wavelength of light in a vacuum. Both definitions of FSR are used interchangeably in the present invention.

다른 EWGM은 상이한 개수의 총 내부 반사들을 갖고, 따라서, 도시된 모드의 것과는 다른 광학 경로 길이들을 갖는다. 이들 다른 EWGM과 관련된 공진 주파수들은 도4A에 도시된 공진 주파수들과 상이하다.The other EWGM has a different number of total internal reflections and therefore different optical path lengths than that of the mode shown. The resonant frequencies associated with these other EWGMs are different from the resonant frequencies shown in FIG. 4A.

도3B는 축(312) 상에 위치하는 구형 마이크로공진기(310)를 개략적으로 예시 한다. 그러한 마이크로공진기는, 예를 들면, 구형 벽(314)을 갖는 유리 구체를 이용하여 형성될 수 있다. EWGM(316)은 축(312)에 대해 수직인 평면에 놓여 있는 것으로, 점선으로 도시되어 있다. EWGM(306)의 공진 스펙트럼은 도4B에 도시된 그래프에 예시되어 있다. 원통형 공진기의 EWGM(306)와 유사하게, 인접한 공진 간의 주파수 간격은 Δυ(FSR)로 주어지고, 여기서 Δυ는 EWGM(316) 둘레의 전체 정수 파장의 수에서 1의 증가에 대응한다. FSR은 상기 [수학식 2]에 의해 주어지고, 거기서 D는 구형 마이크로공진기(310)의 직경이다.3B schematically illustrates a spherical microresonator 310 located on an axis 312. Such microresonators may be formed using, for example, glass spheres having spherical walls 314. EWGM 316 lies in a plane perpendicular to axis 312 and is shown in dashed lines. The resonance spectrum of the EWGM 306 is illustrated in the graph shown in FIG. 4B. Similar to the EWGM 306 of the cylindrical resonator, the frequency spacing between adjacent resonances is given by Δυ (FSR), where Δυ corresponds to an increase of 1 in the number of whole integer wavelengths around the EWGM 316. FSR is given by Equation 2 above, where D is the diameter of the spherical microresonator 310.

그러나, 평면 마이크로공진기와 달리, 구형 마이크로공진기(310)는 축(312)에 대해 수직으로 놓여 있지 않은 WGM을 지원한다. WGM(316)에 대하여 각도 θ로 놓여 있는 하나의 그러한 WGM(318)이 도시되어 있다(점선으로). WGM(318)은 비-이쿼토리얼 모드(non-equatorial mode), 또는 방위각 모드로 불린다. 그러나, 마이크로공진기(310)가 구형이므로, WGM(318)의 경로 길이는 EWGM(316)의 경로 길이와 동일하고, 따라서 WGM(318)에 대한 공진 주파수들은 EWGM(316)에 대한 것과 동일하다. 비-이쿼토리얼 모드의 주파수가 EWGM과 동일하므로, 비-이쿼토리얼 모드들은 주파수에서 축퇴(degenerate)한다고 한다.However, unlike planar microresonators, spherical microresonators 310 support WGMs that are not perpendicular to axis 312. One such WGM 318 is shown (in dashed lines) lying at an angle θ with respect to the WGM 316. WGM 318 is called non-equatorial mode, or azimuth mode. However, since the microresonator 310 is spherical, the path length of the WGM 318 is the same as the path length of the EWGM 316, so the resonant frequencies for the WGM 318 are the same as for the EWGM 316. Since the frequency of the non-equal mode is the same as the EWGM, the non-equal mode is said to degenerate in frequency.

상이한 개수의 총 내부 반사들을 갖는 EWGM에 대응하는 다른 공진 스펙트럼들은 도4B에 도시된 공진 주파수와는 상이한 공진 주파수를 갖는다.Other resonant spectra corresponding to the EWGM with different numbers of total internal reflections have a different resonant frequency than the resonant frequency shown in FIG. 4B.

도3C는 원통형도 아니고, 구형도 아닌 마이크로공진기(320)를 개략적으로 예시한다. 예시된 실시예에서, 마이크로공진기(320)는 타원형 벽(324)을 갖는다. 마이크로공진기(320)는 축(322) 상에 위치한다. 축(322)에 대해 수직인 평면에 놓 여 있는 EWGM(326)이 점선으로 도시되어 있다. 이쿼토리얼 EWGM(326)의 공진 중 일부가 도4C에 도시된 그래프에서 공진(327)로서 개략적으로 도시되어 있다. EWGM(326)의 인접한 공진(327) 간의 주파수 간격은 Δυ(FSR)로 주어지고, 여기서 Δυ는 EWGM(326) 둘레의 전체 정수 파장들의 수에서 1의 증가에 대응한다. FSR은 상기 [수학식 2] 및 [수학식 3]에 의해 주어지고, 거기서 nπD는 EWGM의 1회전 진행의 광학 경로 길이에 근사한다.3C schematically illustrates a microresonator 320 that is neither cylindrical nor spherical. In the illustrated embodiment, the microresonator 320 has an elliptical wall 324. Microresonator 320 is located on shaft 322. The EWGM 326, which lies in a plane perpendicular to the axis 322, is shown in dashed lines. Some of the resonances of the equatorial EWGM 326 are schematically shown as resonances 327 in the graph shown in FIG. 4C. The frequency spacing between adjacent resonances 327 of the EWGM 326 is given by Δν (FSR), where Δυ corresponds to an increase of 1 in the number of whole integer wavelengths around the EWGM 326. FSR is given by the above Equations 2 and 3, where nπD approximates the optical path length of one revolution of the EWGM.

그러나, 모드의 광학 경로가 비-이쿼토리얼 경로를 형성하기 위해 0으로부터 각도 θ를 통하여 기울어질 경우, 이 비-이쿼토리얼 경로와 관련된 공진은 이쿼토리얼 모드에 대한 것들과 동일하지 않다. 이것은 타원형 마이크로공진기 둘레의 경로 길이가 θ가 0으로부터 증가될 때 변화하기 때문이다. 바꾸어 말하면, 이쿼토리얼 모드에 대한 경로 길이는 비-이쿼토리얼 모드의 경로 길이와 상이하다. 따라서, 상이한 비-이쿼토리얼 WGM은 θ의 값에 따라서 변화하는 상이한 공진 주파수들을 갖는다. 따라서, 마이크로공진기(320)에 대한 공진 스펙트럼은 이쿼토리얼 모드의 공진(327) 사이의 영역들에 "들어맞는(fit-in)" 비-이쿼토리얼 모드에 대한 다수의 공진(329)을 포함한다. 소수의 비-이쿼토리얼 공진만이 도4C에 포함되었고, 도4C에서의 비-이쿼토리얼 공진(329)의 표현은 단지 정성적 목적으로 주어져 있다는 것에 유의하자. 이쿼토리얼 공진과 비-이쿼토리얼 공진을 구별할 목적으로 도4C에서는 비-이쿼토리얼 공진(329)의 크기가 이쿼토리얼 공진(327)의 크기보다 작은 것으로 도시되어 있다. 그러나, 비-이쿼토리얼 공진(329)이 이쿼토리얼 공진(327)과 상이한 Q-팩터를 갖는다는 것을 나타내려는 의도는 없다. 그러한 경우 에, 광대역 광원이 이용되는 경우, 미세공동 내의 총 광 강도는 하나의 FSR에 들어맞는 모드들의 수에 비례하는 인수만큼 증강된다.However, if the optical path of the mode is tilted through the angle θ from zero to form a non-equatorial path, then the resonance associated with this non-equatorial path is not the same as that for the equatorial mode. This is because the path length around the elliptical microresonator changes as θ increases from zero. In other words, the path length for the equatorial mode is different from the path length for the non-equitous mode. Thus, different non-equatorial WGMs have different resonant frequencies that vary with the value of θ. Thus, the resonant spectrum for the microresonator 320 may cause multiple resonances 329 for the non-equatorial mode to “fit-in” the regions between the resonance 327 in the equatorial mode. Include. Note that only a few non-equatorial resonances are included in FIG. 4C, and the representation of the non-equatorial resonance 329 in FIG. 4C is given for qualitative purposes only. For the purpose of distinguishing between an equatorial resonance and a non-equatorial resonance, FIG. 4C shows that the size of the non-equiral resonance 329 is smaller than the size of the equatorial resonance 327. However, there is no intention to indicate that the non-equatorial resonance 329 has a different Q-factor than the equatorial resonance 327. In such a case, when a broadband light source is used, the total light intensity in the microcavity is augmented by a factor proportional to the number of modes that fit into one FSR.

넓은 범위의 공동 공진 주파수들을 갖는 미세공동 공진기의 한 유형은 벌지형 미세공동으로, 이에 대해서는 엑스. 팬(X. Fan)과 알. 윌슨(R. Wilson)에 의해 본 출원과 동일자에 출원되고, 본 명세서에 참조로 포함된, 대리인 사건 번호 59632US002인 유전체 미세공동 센서(dielectric microcavity sensors)에 더 상세히 기술되어 있다.One type of microcavity resonator with a wide range of cavity resonant frequencies is a bulge type microcavity, X. X. Fan and Egg. It is described in more detail in dielectric microcavity sensors, agent case number 59632US002, filed on the same day as the present application by R. Wilson, and incorporated herein by reference.

미세공동 내로 결합되는 광은 비교적 넓은 스펙트럼을 가질 수 있고, 예를 들면, 미세공동의 EWGM의 FSR인 Δυ과 대략 같거나 그보다 클 수 있다. 광의 대역폭은 전형적으로 그것의 반치전폭(FWHM: full width, half maximum) 대역폭으로서 측정된다(도5A 참조). 광이 레이저에서 생성되는 경우, 광 스펙트럼은 진폭 포락선(504) 내에 놓여 있는, 레이저의 패브리-페로(Fabry-Perot) 공진에 대응하는, 다수의 이산 모드(502)를 포함한다. 도5B의 개략 예시도 참조. 그러한 경우, 광의 대역폭은 포락선(504)의 FWHM 대역폭이다.The light coupled into the microcavity may have a relatively broad spectrum, for example, approximately equal to or greater than Δν, which is the FSR of the microcavity EWGM. The bandwidth of light is typically measured as its full width, half maximum (FWHM) bandwidth (see Figure 5A). When light is generated at the laser, the light spectrum includes a number of discrete modes 502, corresponding to the Fabry-Perot resonance of the laser, which lies within the amplitude envelope 504. See also a schematic illustration of FIG. 5B. In such a case, the bandwidth of the light is the FWHM bandwidth of the envelope 504.

종래의 원통형 마이크로공진기에서, 도파관으로부터 마이크로공진기로의 광의 결합은 도파관과 마이크로공진기 간의 정렬에 민감하다: 광이 마이크로공진기의 이쿼토리얼 모드에 주입되지 않으면, 광은 낮은 Q 모드에 들어가서 신속히 소실될 수 있다. 그러나, 광의 결합은 도파관에 대한 벌지형 공동의 정렬에는 덜 민감한데, 왜냐하면 벌지형 공동들은 원통형 미세공동에서와 같이 단지 2차원적으로가 아니라, 3차원적으로 광 감금을 제공하기 때문이다. 또한, 원통형 미세공동이, 예를 들어 광섬유로 형성될 경우, 원통 축을 따라서, 큰 측면 범위를 가질 수 있다 하더라도, 원통형 미세공동에 광을 결합시키는 도파관은 전형적으로 비교적 좁다. 상대적으로 보다 넓은 도파관은 보다 많은 수의 횡모드을 지원하고, 따라서 도파관으로부터의 광이 원통형 미세공동의 비-이쿼토리얼 WGM에 들어가서 소실될 가능성을 증가시킨다. 그러나, 보다 넓은 도파관들은 벌지형 미세공동들과 이용될 수 있는데, 왜냐하면 벌지형 미세공동의 3차원 감금 특성이 높은 Q를 갖는 비-이쿼토리얼 모드들의 효율적인 여기를 허용하기 때문이다. 보다 넓은 도파관의 이용은 광원과 도파관 사이 그리고 도파관과 미세공동 사이의 광에 대한 향상된 광 결합 효율을 이끌어낼 수 있다.In conventional cylindrical microresonators, the coupling of light from the waveguide to the microresonator is sensitive to the alignment between the waveguide and the microresonator: if the light is not injected into the microresonator's equatorial mode, the light enters the low Q mode and will quickly be lost. Can be. However, the coupling of light is less sensitive to the alignment of the bulge cavities with respect to the waveguide, since the bulge cavities provide light confinement in three dimensions rather than just two dimensions as in cylindrical microcavities. In addition, waveguides that couple light to the cylindrical microcavities are typically relatively narrow, although they may have a large lateral range along the cylindrical axis when the cylindrical microcavities are formed of, for example, optical fibers. Relatively wider waveguides support a greater number of transverse modes, thus increasing the likelihood that light from the waveguides enters and disappears into cylindrical microcavity non-equatorial WGM. However, wider waveguides can be used with bulge microcavities because the three-dimensional confinement properties of the bulge microcavity allow efficient excitation of non-equatorial modes with high Q. The use of wider waveguides can lead to improved light coupling efficiency for light between light source and waveguide and between waveguide and microcavity.

따라서, 원통형이 아닌 마이크로공진기의 이용은 원통형 미세공동보다 더 많은 상이한 값들의 공진 주파수를 갖는 공동 공진의 존재를 이끌어낸다. 또한, 구형이 아닌 미세공동은 구형 미세공동과 동일한 주파수 축퇴를 보이지 않는다. 그 결과, (비축퇴 주파수를 갖는 비-이쿼토리얼 모드를 구비하는) 비구형 미세공동은 공진이 일어날 수 있는 상이한 주파수들의 수의 증가를 초래한다. 그러한 미세공동 공진기는 도3A 및 도3B의 원통형 또는 구형 마이크로공진기와 비교하여 단위 주파수당 더 많은 수의 공진의 존재를 증명할 수 있다. 그러나, 완전히 구형인 미세공동을 얻는 것은 어렵고, 미세공동에서의 작은 비구형성 조차도 축퇴의 파괴를 초래한다. 따라서, 광대역 광원으로부터의 광은 다수의 공동 공진 모드에 효율적으로 결합될 수 있다. 광대역 광원들의 예들은, 패브리-페로 공동을 갖는 반도체 레이저와 같은, 반도체 레이저들 및 발광 다이오드를 포함한다. 그러한 광대역 광원 들은 1 MHz 미만의 출력 대역폭을 갖는 광을 생성하는 튜닝 가능한 반도체 레이저들보다 상당히 비용이 적게 든다. 따라서, 하나의 예시적인 실시예에서는, 마이크로공진기의 EWGM의 하나의 FSR과 대략 동일하거나 그보다 큰 대역폭을 갖는 광원에 의해 광이 공급될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서는, 광의 대역폭이 FSR보다 5배 이상일 수 있고, 또 다른 예시적인 실시예에서는, FSR보다 10배 이상일 수 있다.Thus, the use of a non-cylindrical microresonator leads to the presence of a cavity resonance with resonant frequencies of more different values than cylindrical microcavities. Also, non-spherical microcavities do not show the same frequency degeneration as spherical microcavities. As a result, non-spherical microcavities (with non-equatorial modes with non-degenerate frequencies) result in an increase in the number of different frequencies at which resonance can occur. Such a microcavity resonator can demonstrate the presence of a larger number of resonances per unit frequency compared to the cylindrical or spherical microresonators of FIGS. 3A and 3B. However, it is difficult to obtain a completely spherical microcavity, and even small aspherical formation in the microcavity leads to the destruction of the degeneracy. Thus, light from the broadband light source can be efficiently coupled to multiple cavity resonance modes. Examples of broadband light sources include semiconductor lasers and light emitting diodes, such as semiconductor lasers with Fabry-Perot cavities. Such broadband light sources are considerably less expensive than tunable semiconductor lasers that produce light with an output bandwidth of less than 1 MHz. Thus, in one exemplary embodiment, light may be supplied by a light source having a bandwidth approximately equal to or greater than one FSR of the EWGM of the microresonator. In another exemplary embodiment, the bandwidth of the light may be at least five times greater than the FSR, and in another exemplary embodiment, at least ten times greater than the FSR.

Yes

주파수 폭이 좁아진, 튜닝 가능한 반도체 다이오드 레이저에 의한 조사 광대역 광원을 이용한 조사와 비교한 실험이 수행되었다. 실험 설비는 도1C에 예시된 것과 유사하였고, 광원은 결합 도파관으로서 테이퍼된 섬유를 통하여 630 - 635 nm 범위의 광을 안내하였다. 섬유 코어는 약 1.5 ㎛ - 2.5 ㎛의 직경으로 테이퍼되었다. 미세공동을 지나, 도파관을 따라서 전달된 광을 검출하도록 제1 검출기가 배치되었다. 미세공동으로부터의 광의 자유 공간 방출을 검출하도록 제2 검출기가 배치되었다.Experiments were performed in comparison to irradiation with a broadband broadband light source with a narrower frequency width and with a tunable semiconductor diode laser. The experimental setup was similar to that illustrated in FIG. 1C, and the light source guided light in the range of 630-635 nm through the tapered fibers as a coupling waveguide. The fiber core was tapered to a diameter of about 1.5 μm-2.5 μm. The first detector was positioned to detect light transmitted along the waveguide past the microcavity. A second detector was arranged to detect free space emission of light from the microcavity.

C02 레이저로 SFM28 광섬유의 선단을 녹임으로써 약 150 ㎛의 직경을 갖는 유리 미세공동이 형성되었다. 유리 미세공동은 구형에 가까웠고 비오틴화된 보바인 세럼 알부민[biotinated bovine serum albumin(BSA)]이 부착되었다. 스트렙타비딘(streptavidin)의 샘플에 형광체로서의 알렉사 플루오르(Alexa Fluor) 647이 부착되었다. 800 pM(50 ng/ml)의 농도를 갖는 스트렙타비딘 샘플이 미세공동에 도 입되었다. 스트렙타비딘은 미세공동 표면상의 비오틴(biotin)에 결합되어, 형광체를 미세공동에 결합시켰다.A glass microcavity having a diameter of about 150 μm was formed by melting the tip of the SFM28 optical fiber with a CO 2 laser. The free microcavities were close to spherical and attached biotinated bovine serum albumin (BSA). A sample of streptavidin was attached to Alexa Fluor 647 as a phosphor. Streptavidin samples with a concentration of 800 pM (50 ng / ml) were introduced into the microcavities. Streptavidin binds to biotin on the microcavity surface, binding the phosphor to the microcavity.

미세공동은 우선, 적어도 630 nm - 633 nm의 범위에 걸쳐서 튜닝 가능한, 튜닝 가능한 반도체 레이저로부터 결합된 광으로 조사되었다. 도6은 레이저가 약 25 pm의 범위에 걸쳐서 주사되었을 때 2개의 검출기로부터 얻어진 스펙트럼을 보여준다. 602로 표시된 위쪽 곡선은 제1 검출기에 의해 검출된 신호에 대응한다. 검출 신호 내의 딥(dip)은 미세공동의 공진에 대응한다. 미세공동의 자유 스펙트럼 영역(FSR)은 [수학식 3]을 이용하여 계산되었다.Microcavities were first irradiated with combined light from a tunable semiconductor laser that was tunable over at least the range of 630 nm-633 nm. 6 shows the spectra obtained from the two detectors when the laser was scanned over a range of about 25 pm. The upper curve labeled 602 corresponds to the signal detected by the first detector. The dip in the detection signal corresponds to the resonance of the microcavities. The microcavity free spectral region (FSR) was calculated using Equation 3.

[수학식 3][Equation 3]

FSR(파장으로) = Δυλ2/c = λ2/(πnD)FSR (in wavelength) = Δυλ 2 / c = λ 2 / (πnD)

여기서, c는 진공 중의 광의 속도이고, λ는 진공 중의 광의 파장이고, n은 미세공동의 굴절률이고, D는 거의 구형 미세공동의 직경에 근사한다. 실험들에서 이용된 미세공동에 대하여, FSR은 대략 580 pm이었다.Where c is the speed of light in vacuum, λ is the wavelength of light in vacuum, n is the refractive index of the microcavities, and D is approximately close to the diameter of the spherical microcavities. For the microcavities used in the experiments, the FSR was approximately 580 pm.

604로 표시된 아래쪽 곡선은 미세공동에 가까이 배치된 제2 검출기에 의해 검출된 자유 공간 형광 신호에 대응한다. 곡선(604)의 형광 피크들은 미세공동의 공진 주파수에서의 형광체의 여기에 대응한다.The lower curve labeled 604 corresponds to the free space fluorescence signal detected by the second detector disposed close to the microcavity. The fluorescence peaks in curve 604 correspond to the excitation of the phosphor at the resonant frequency of the microcavity.

다음 실험에서는, 약 350 pm의 동반하는 FSR을 갖는, 약 250 ㎛의 직경을 갖는 미세공동이 635 nm에서의 출력 및 0.5 nm(500 pm)의 출력 대역폭을 가진 레이저 다이오드로부터의 광을 이용하여 조사되었다. 이 특정 예에서는, 레이저로부터 출 력된 광의 대역폭이 단일 FSR보다 더 크다. 섬유 테이퍼에 결합된 광 전력은 대략 250 μW였다.In the next experiment, a microcavity with a diameter of about 250 μm, with an accompanying FSR of about 350 pm, was irradiated using light from a laser diode with an output bandwidth of 635 nm and an output bandwidth of 0.5 nm (500 pm). It became. In this particular example, the bandwidth of the light output from the laser is greater than a single FSR. The optical power coupled to the fiber taper was approximately 250 μW.

8 pM(500 pg/ml)의 농도를 갖는 스트렙타비딘 샘플이 미세공동의 표면에 도입되었다. 자유 공간 형광 신호를 검출한 제2 검출기의 응답은 시간의 함수로서 도6의 그래프에 제공되어 있다. 여기 광은 처음에는 테이퍼된 섬유에의 입력에서 차단되었고, 따라서 아무런 광도 미세공동에 결합되지 않았다(포인트 A). 따라서, 포인트 A에서의 신호 레벨은 대략 0.03V로, 제2 검출기로부터의 신호 내의 배경 잡음의 레벨에 대응한다. A streptavidin sample with a concentration of 8 pM (500 pg / ml) was introduced to the surface of the microcavity. The response of the second detector that detected the free space fluorescence signal is provided in the graph of FIG. 6 as a function of time. The excitation light was initially blocked at the input to the tapered fiber, so no light was coupled to the microcavity (point A). Thus, the signal level at point A is approximately 0.03V, corresponding to the level of background noise in the signal from the second detector.

여기 광이 포인트 B에서 차단 해제되었을 때, 강한 형광 신호가 관찰되었다. 이것은 미세공동에서 공진하는 광에 의해 여기되는 결과로서 광을 방출하는 형광체에 대응한다. 포인트 B에서의 신호는 대략 3V이고, 따라서 신호-대-잡음 비는 약 100이었다. 레이저 다이오드로부터의 광은 절단되었고 형광 신호는 고정위상 증폭기를 이용하여 검출되었다.When the excitation light was unblocked at point B, a strong fluorescence signal was observed. This corresponds to a phosphor that emits light as a result of being excited by light resonating in the microcavity. The signal at point B is approximately 3V, so the signal-to-noise ratio was about 100. The light from the laser diode was cut off and the fluorescence signal was detected using a fixed phase amplifier.

대략 180 - 200초의 여기 시간 후에, 형광 신호는 약 0.08 V의 레벨로 떨어졌다. 시간에 걸친 신호 강도의 이러한 감소는 염료 분자들의 표백에 기인한 것이었다.After an excitation time of approximately 180-200 seconds, the fluorescence signal dropped to a level of about 0.08 V. This reduction in signal intensity over time was due to the bleaching of the dye molecules.

이들 실험 결과들은 8 pM(500 pg/ml)만큼 낮은 농도를 갖는 (알렉사 플루오르 647이 부착된) 스트렙타비딘의 검출을 증명하고, 여기서 광원은 미세공동의 FSR보다 큰 대역폭을 가졌다. 검출 한계는 대략 80 fM(5pg/ml)인 것으로 추정되고, 그 외의 모든 것은 같다. 형광체가 보다 효율적인 샘플 전달을 위한 유체 시스템 과 통합될 경우, 한층 더 낮은 검출 한계가 달성될 수 있을 것으로 기대된다.These experimental results demonstrate the detection of streptavidin (with Alexa Fluor 647 attached) with concentrations as low as 8 pM (500 pg / ml), where the light source had a larger bandwidth than the microcavity FSR. The detection limit is estimated to be approximately 80 fM (5 pg / ml), everything else is the same. It is expected that even lower detection limits can be achieved if the phosphor is integrated with a fluid system for more efficient sample delivery.

위에 기술된 실험은, 튜닝 가능한 협대역 광원 대신에, 광대역 광원이 형광감지 측정에서 효율적으로 이용될 수 있다는 것을 보여준다. 광대역 광원, 예를 들면, 그 출력 광이 WGM의 자유 스펙트럼 영역보다 큰 대역폭을 갖는 광원들의 이용은 미세공동 형광 센서 시스템의 부품 비용의 상당한 절감을 이끌어낼 수 있다.The experiment described above shows that instead of a tunable narrowband light source, a wideband light source can be used efficiently in fluorescence detection measurements. The use of broadband light sources, for example light sources whose output light has a bandwidth greater than the free spectral region of the WGM, can lead to significant savings in component costs of the microcavity fluorescent sensor system.

따라서, 본 발명은 위에 기술된 특정 실시예에 제한되는 것으로 간주되어서는 안 되고, 그보다는 첨부된 청구항들에서 정당하게 제시된 발명의 모든 태양을 망라하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 다양한 변형, 균등한 프로세서는 물론, 본 발명이 적용될 수 있는 다수의 구조는 본 발명이 관계하는 기술 분야의 숙련자들이 본 명세서를 검토할 때 쉽게 알 수 있을 것이다. 청구항들은 그러한 변형들 및 장치들을 망라하는 것으로 의도된다.Accordingly, the present invention should not be considered limited to the specific embodiments described above, but rather should be understood to cover all aspects of the invention as duly set forth in the appended claims. Various modifications, equivalent processors, as well as numerous structures to which the present invention may be applied will be readily apparent to those skilled in the art upon reviewing this specification. The claims are intended to cover such modifications and devices.

Claims (29)

마이크로공진기 센서 장치이며,Micro Resonator Sensor Device 그 주파수들이 자유 스펙트럼 영역(FSR)에 의해 분리되며 미세공동 공진기 축에 대해 수직인 평면에 놓여 있는 이쿼토리얼 위스퍼링 갤러리 모드(EWGM)들을 한정하는 미세공동 공진기와,A microcavity resonator whose frequencies are separated by a free spectral region (FSR) and which define the equatorial whispering gallery modes (EWGM) lying in a plane perpendicular to the microcavity resonator axis, 상기 미세공동 공진기에 광을 주입하도록 광학적으로 결합되며 그 대역폭이 EWGM들의 FSR과 대략 같거나 그보다 큰 출력 스펙트럼을 갖는 출력 광을 생성하는 광원을 포함하는 마이크로공진기 센서 장치.And a light source optically coupled to inject light into the microcavity resonator and generating output light having an output spectrum whose bandwidth is approximately equal to or greater than the FSR of the EWGMs. 제1항에 있어서, 미세공동은 벌지형 미세공동 공진기를 포함하는 마이크로공진기 센서 장치.The microresonator sensor device of claim 1, wherein the microcavity comprises a bulge type microcavity resonator. 제2항에 있어서, 벌지형 미세공동 공진기는 축을 따라서 연장되고, 광원으로부터의 출력 광을 미세공동 공진기에 결합시키는 도파관을 더 포함하는 마이크로공진기 센서 장치.3. The microresonator sensor device of claim 2, wherein the bulge-type microcavity resonator extends along an axis and further comprises a waveguide coupling the output light from the light source to the microcavity resonator. 제1항에 있어서, 광원으로부터의 광을 미세공동 공진기에 결합시키도록 배치된 제1 광 도파관을 더 포함하는 마이크로공진기 센서 장치.The microresonator sensor device of claim 1, further comprising a first optical waveguide disposed to couple light from the light source to the microcavity resonator. 제4항에 있어서, 제1 광 도파관은 테이퍼된 광섬유를 포함하는 마이크로공진기 센서 장치.The microresonator sensor device of claim 4, wherein the first optical waveguide comprises a tapered optical fiber. 제4항에 있어서, 제1 광 도파관은 기판 상의 평면 도파관을 포함하는 마이크로공진기 센서 장치.5. The microresonator sensor device of claim 4, wherein the first optical waveguide comprises a planar waveguide on the substrate. 제4항에 있어서, 제1 미세공동 공진기와 관련된 광을 검출하도록 배치된 적어도 제1 광 검출기를 더 포함하는 마이크로공진기 센서 장치.5. The microresonator sensor device of claim 4, further comprising at least a first photo detector arranged to detect light associated with the first microcavity resonator. 제7항에 있어서, 제1 광 검출기는 미세공동 공진기로부터 제1 광 도파관을 따라 전파하는 광을 수광하도록 광학적으로 결합되어 있는 마이크로공진기 센서 장치.8. The microresonator sensor device of claim 7, wherein the first photodetector is optically coupled to receive light propagating along the first optical waveguide from the microcavity resonator. 제7항에 있어서, 제1 광 검출기는 미세공동 공진기로부터 자유 공간을 통하여 전파하는 광을 검출하기 위해 미세공동 공진기에 근접하여 배치되어 있는 마이크로공진기 센서 장치.8. The microresonator sensor device of claim 7, wherein the first photo detector is disposed in proximity to the microcavity resonator to detect light propagating through the free space from the microcavity resonator. 제7항에 있어서, 미세공동 공진기에 광학적으로 결합된 제2 광 도파관을 더 포함하고, 제1 광 검출기는 미세공동 공진기로부터 제2 광 도파관을 따라 전파하는 광을 수광하도록 광학적으로 결합되어 있는 마이크로공진기 센서 장치.8. The microcavity of claim 7, further comprising a second optical waveguide optically coupled to the microcavity resonator, wherein the first photodetector is optically coupled to receive light propagating along the second optical waveguide from the microcavity resonator. Resonator sensor device. 제7항에 있어서, 제1 광 검출기에 전파하는 광의 파장을 선택하도록 배치된 파장 선택 소자를 더 포함하는 마이크로공진기 센서 장치.8. The microresonator sensor device of claim 7, further comprising a wavelength selection element arranged to select a wavelength of light propagating to the first photodetector. 제1항에 있어서, 광원은 반도체 레이저를 포함하는 마이크로공진기 센서 장치.The microresonator sensor device of claim 1, wherein the light source comprises a semiconductor laser. 제1항에 있어서, 광원은 발광 다이오드를 포함하는 마이크로공진기 센서 장치.The microresonator sensor device of claim 1, wherein the light source comprises a light emitting diode. 제1항에 있어서, 대역폭은 FSR의 5배 이상인 마이크로공진기 센서 장치.2. The microresonator sensor device of claim 1, wherein the bandwidth is at least five times the FSR. 제1항에 있어서, 대역폭은 FSR의 10배 이상인 마이크로공진기 센서 장치.2. The microresonator sensor device of claim 1, wherein the bandwidth is at least 10 times the FSR. 이쿼토리얼 위스퍼링 갤러리 모드(EWGM)들을 한정하는 제1 미세공동 공진기에, 적어도 2개의 인접한 EWGM들에 결합 가능하도록 충분히 넓은 대역폭을 갖는 여기 광을 결합시키는 단계와,Coupling an excitation light having a bandwidth wide enough to be capable of coupling to at least two adjacent EWGMs, to a first microcavity resonator defining equatorial whispering gallery modes (EWGMs), 제1 미세공동 공진기에 결합된 여기 광을 이용하여 하나 이상의 형광 물질들을 여기시키는 단계와,Exciting one or more fluorescent materials using excitation light coupled to the first microcavity resonator, 하나 이상의 형광 물질들의 형광으로부터 발생하는 형광 신호를 검출하는 단 계를 포함하는 형광 측정 방법.Detecting a fluorescence signal resulting from the fluorescence of one or more fluorescent materials. 제16항에 있어서, 여기 광을 결합시키는 단계는 광원을 이용하여 여기 광을 발생시키는 단계와 광원으로부터의 여기 광을 광 도파관을 통하여 미세공동 공진기로 통과시키는 단계를 포함하는 형광 측정 방법.17. The method of claim 16, wherein combining the excitation light comprises generating the excitation light using a light source and passing the excitation light from the light source through the optical waveguide to the microcavity resonator. 제17항에 있어서, 여기 광을 발생시키는 단계는 레이저에서 여기 광을 발생시키는 단계를 포함하는 형광 측정 방법.18. The method of claim 17, wherein generating excitation light comprises generating excitation light at a laser. 제17항에 있어서, 여기 광을 발생시키는 단계는 발광 다이오드에서 여기 광을 발생시키는 단계를 포함하는 형광 측정 방법.18. The method of claim 17, wherein generating excitation light comprises generating excitation light at a light emitting diode. 제17항에 있어서, 광 도파관은 테이퍼된 섬유를 포함하는 형광 측정 방법.The method of claim 17, wherein the optical waveguide comprises tapered fibers. 제17항에 있어서, 광 도파관은 기판 상의 평면 도파관을 포함하는 형광 측정 방법.The method of claim 17, wherein the optical waveguide comprises a planar waveguide on the substrate. 제16항에 있어서, 형광 신호를 검출하는 단계는 미세공동 공진기로부터 자유 공간에서 전파하는 광을 검출하는 단계를 포함하는 형광 측정 방법.17. The method of claim 16, wherein detecting the fluorescence signal comprises detecting light propagating in free space from the microcavity resonator. 제16항에 있어서, 형광 신호를 검출하는 단계 전에 상기 형광 신호를 광학적으로 필터링하는 단계를 더 포함하는 형광 측정 방법.17. The method of claim 16, further comprising optically filtering the fluorescent signal prior to detecting the fluorescent signal. 제16항에 있어서, 광원은 반도체 레이저를 포함하는 형광 측정 방법.The method of claim 16, wherein the light source comprises a semiconductor laser. 제16항에 있어서, 마이크로공진기 공동에 피분석 물질을 부착하는 단계를 더 포함하고, 형광 물질은 피분석 물질과 관련되어 있는 형광 측정 방법.The method of claim 16, further comprising attaching the analyte to the microresonator cavity, wherein the fluorescent material is associated with the analyte. 제25항에 있어서, 마이크로공진기 공동에 피분석 물질을 부착하는 단계 전에 피분석 물질에 형광 물질을 부착하는 단계를 더 포함하는 형광 측정 방법.27. The method of claim 25, further comprising attaching a fluorescent material to the analyte before attaching the analyte to the microresonator cavity. 제25항에 있어서, 마이크로공진기 공동에 피분석 물질을 부착하는 단계 후에 피분석 물질에 형광 물질을 부착하는 단계를 더 포함하는 형광 측정 방법.27. The method of claim 25, further comprising attaching a fluorescent material to the analyte after attaching the analyte to the microresonator cavity. 제16항에 있어서, 여기 광은 적어도 5개의 인접한 EWGM들에 결합 가능하도록 충분히 넓은 대역폭을 갖는 형광 측정 방법.The method of claim 16, wherein the excitation light has a bandwidth wide enough to be able to couple to at least five adjacent EWGMs. 제16항에 있어서, 여기 광은 적어도 10개의 인접한 EWGM들에 결합 가능하도록 충분히 넓은 대역폭을 갖는 형광 측정 방법.The method of claim 16, wherein the excitation light has a bandwidth wide enough to be able to couple to at least ten adjacent EWGMs.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100839969B1 (en) * 2006-11-03 2008-06-19 중앙대학교 산학협력단 Micro resonator sensor
KR20140112866A (en) * 2013-03-14 2014-09-24 삼성전자주식회사 Biophotonic sensor and bio sensing system
KR20190110258A (en) * 2018-03-20 2019-09-30 성균관대학교산학협력단 Optical probe based on thin-film interference
KR20230147735A (en) * 2017-06-16 2023-10-23 듀크 유니버시티 Resonator networks for improved label detection, computation, analyte sensing, and tunable random number generation
CN117554349A (en) * 2024-01-11 2024-02-13 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 Nano integrated optical chip for single molecule sensing and fluorescence detection method
CN119196635A (en) * 2024-10-17 2024-12-27 福州京东方光电科技有限公司 Lighting device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100839969B1 (en) * 2006-11-03 2008-06-19 중앙대학교 산학협력단 Micro resonator sensor
KR20140112866A (en) * 2013-03-14 2014-09-24 삼성전자주식회사 Biophotonic sensor and bio sensing system
KR20230147735A (en) * 2017-06-16 2023-10-23 듀크 유니버시티 Resonator networks for improved label detection, computation, analyte sensing, and tunable random number generation
KR20190110258A (en) * 2018-03-20 2019-09-30 성균관대학교산학협력단 Optical probe based on thin-film interference
CN117554349A (en) * 2024-01-11 2024-02-13 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 Nano integrated optical chip for single molecule sensing and fluorescence detection method
CN117554349B (en) * 2024-01-11 2024-03-19 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 Nano integrated optical chip for single molecule sensing and fluorescence detection method
CN119196635A (en) * 2024-10-17 2024-12-27 福州京东方光电科技有限公司 Lighting device

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