Silisyum kıvrılan dağıtılmış geribildirimli yapıların tümleşik fotonik incelemeri: Biyolojik ligandlar için örnek bir düzen

Halka çınlaçları, dağıtılmış Bragg yansıtıcıları (DBY), Mach-Zehnder girişimölçerleri (MZG) ile bunların ardışık bağlanmış sürümleri gibi tümleşik fotonik yapılar virüs, protein, biyoimleyici, deoksiribonükleik asit (DNA), ve mikroribonükleik asit (mikroRNA) gibi örneklerin biyoalgılanması yaygın olarak çalışılmış, ve başarıyla denenmiştir. Biz biyoalgılama uygulamaları için yeni bir tür yalıtkan-üzeri-silisyum (YÜS) kıvrımlı dağıtılmış geribildirim (KDG), antisimetrik KDG (AKDG), ile simetrik KDG (SKDG) yapılarını öneriyoruz. Bağdaşmak için taşıyıcı dalgakılavuzu gerektiren halka çınlaçlarının tersine, bu tektaş yapıları tasarlamak için bir enine elektrik (EE) kutuplu silisyum dalgakılavuzu kullanılmıştır. Bu tasarımların yapıtaşı kıvrımlı halka yansıtıcıdır (KHY). İzgesel kip ayrımı gösteren, KDG yapısını oluşturmak için 3 tane KHY ardışık olarak kullanılmıştır. AKDG yapısı için 4 tane içiçe geçmiş KHY kullanılmıştır. AKDG yapısı izgesinde, C = 0.09 bağlaşım katsayısı için izgesel kip ayrımı; 0.27 < C < 0.51 için elektromanyetik irkiltilmiş saydamlık (EIS)-benzeri tepeler görülmüştür. SKDG yapısı 5 tane içiçe geçmiş KHY kullanılmıştır. SKDG izgesi, C = 0.24 için kip ayrımlı Fano çınlaması; 0.78 < C < 0.94 için elektromanyetik irkiltilmiş saydamlık (EIS)-benzeri tepeler gösterir. SKDG yapısının Fano çizgibiçimli deneysel izgesi 26 dBm sönümleme oranı ve 368 dBm/nm eğim oranı gösterir. Bir çınlaç algılayıcının öz algılama sınırı λ/QS olarak gösterilebilir; burada λ boş uzay dalgaboyu, Q çınlacın nitelik katsayısı, S duyarlılıktır. KDG yapısının izgesel ayrılmış tepeleri ile, AKDG, ve SKDG yapılarının elektromanyetik irkiltilmiş saydamlık (EIS)-benzeri tepeleri Q = 50000 düzeyinde nitelik katsayısı gösterir; öyle ki 1550 nm dalgaboyundaki biyomolekül soğurması katılmadığında, λ = 1550 nm dalgaboyunda, S = 50 nm/RIU duyarlılık değerinde, silisyum fotonik yapılarımızın kuramsal öz sınırı 0.0006 [RIU] olarak bulunur. Var olan tümleşik fotonik devre yapılarına ek olarak, bizim sunduğumuz yeni tektaş yalıtkan-üzeri-silisyum (YÜS) fotonik yapılar biyoalgılama uygulamalarında ümit vermektedir.