基于光流控技术的芯片干涉仪优化控制研究

基本信息
批准号:61804138
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:27.00
负责人:宋潮龙
学科分类:
依托单位:中国地质大学(武汉)
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:韩磊,聂良益,任凯旋,伍旭,严若鹏
关键词:
光学干涉仪光流控芯片实验室微流控无标记检测
结项摘要

Recently, lab-on-chip technologies shows vast potential in the field of precision medicine, point-of-diagnosis, environmental monitoring and etc. The integration of optical interferometer provides an effective detection tool for lab-on-chip applications. Currently, the penetration of evanescent field into sample has been widely utilized to measure the relative change of sample refractive index using the interferometer, and thus the research community expect to see a method to obtain the absolute value of refractive index from optical measurement. Additionally, optoelectronic modulation of solid material has been adopted to control the initial phase of the interferometer, which requires complicated fabrication procedures of the device and leverages external bulky control units. This project aims to realize direct interaction between light and matter and consequently the measurement of the absolute value of sample refractive index via on-chip light collimation, coupling and transmission using optofluidic elements. Moreover, we propose to build an optofluidic phase modulation unit using fluid of variable refractive index produced by a microfluidic mixer. Since all the proposed functional units are based on optofluidic technologies, they can be conveniently fabricated at the same time with other modules of the chip. At the end of the project, we will offer an optical detection method of high accuracy, convenient operation and low cost for various lab-on-chip applications.

芯片实验室技术在精准医疗、现场诊断、环境监控等领域有着广泛应用。芯片干涉仪,就是将光学干涉仪在芯片上集成,为芯片实验室提供一种有效的检测方法。目前,芯片干涉仪技术仍然存在一些问题:一方面,芯片干涉仪通过倏逝场来测量样品折射率的相对变化,难以获取其绝对值;另一方面,芯片干涉仪往往采用固体材料的电光调制来实现相位调控,导致其加工工艺繁琐、系统集成度低。针对上述问题,本项目拟采用光流控元件来控制片上光束的准直、耦合与传导,使光束与样品直接作用,从而测量样品折射率的绝对值;此外,通过微混合器实时控制输出折射率可变的液体,构建相位延迟器,优化芯片干涉仪的相位调控,使相位调控单元与其它功能单元能够同时设计加工,无需额外繁琐的固体沉积工艺。本项目聚焦于光流控技术对芯片干涉仪优化控制的问题,其研究成果将提供一种测量精度高、易于操作的检测方法,对芯片实验室技术的发展有重要意义。

项目摘要

芯片实验室技术在精准医疗、现场诊断、环境监控等领域有着广泛应用。芯片干涉仪,就是将光学干涉仪在芯片上集成,为芯片实验室提供一种有效的检测方法。目前,芯片干涉仪技术仍然存在集成度低、加工工艺繁琐、无法完成定量检测等问题。本项目建立了流线追踪式微流光控光路传播理论模型,并成功在在实验验证中规划出光路低损耗传输路径,并进行应用拓展实现光流控波导的柔性定位控制;此外,设计了完成了相位调控单元的设计,并实现了样品高灵敏度的定量传感分析;最后,搭建空间光路,集成化光流控数字全息显微系统,配合差分相移算法实现了对通道内微流体的浓度梯度检测,并通过相位图图像处理实现了一种对于微流液滴的三维图像重建及液滴内分子浓度的高通量定量检测的方法。本项目所提出的光流控技术对芯片干涉仪优化控制技术,将提供一种测量精度高、易于操作的检测方法,对芯片实验室技术的发展有重要意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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