Shift of resonance frequency in microsphere optical resonator due to attachment of a desirable particle is obtained. Our 3-D finite element numerical method (FEM) simulations’ results show the path of light through microsphere and its variation due to attachment of particle. It is apparent that after attachment of particle to microsphere's surface, light is inclined to pass through the particle. Subsequently, the path of light becomes longer than previous. Because of this phenomenon, the resonance wavelength shifts to longer wavelengths. It is shown that microsphere optical resonator is a prominent biosensor for single virus detection since we applied characteristics of virus for particle in our simulations. Response of this biosensor depends on the characteristics of particle like its radius as we show in this article. Transmission spectrum of fiber which reveals a selected resonance frequency, have been studied in the frequency range of 106.3 to 107 THz under three different sizes of particles. The results show that the amount of frequency shift rises by enhancement of particle's size

چکیده

شیفت فرکانس تشدید در تشدیدگرهای نوری میکرو کروی به خاطر چسبیدن ذرات به تشدیدگر، به وجود می آید. نتایج مربوط به شبیه سازی های روش عددی المان محدود به صورت سه بعدی (FEM) در این مقاله، مسیر نور عبوری از میکرو کره و تغییرات آن را در اثر چسبیدن ذره، نشان می دهد. واضح است که پس از چسبیدن ذره به سطح میکرو کره، نور به مسیری منحرف می شود که ذره باعث آن می شود. درنتیجه، مسیر نور طولانی تر از قبل می گردد. به خاطر این پدیده، طول موج تشدید به طول موج های بلندتر، شیفت می یابد. همچنین نشان داده شده است که تشدیدگرهای نوری میکرو کروی در واقع یک بیوسنسور حساس برای شناسایی ویروس های منفرد هستند به این خاطر که ما، مشخصه های ویروس را برای ذره در شبیه سازی هایمان، اعمال می کنیم. پاسخ این بیوسنسور به مشخصه های ذره نظیر شعاع آن بستگی دارد که در این مقاله، به آن می پردازیم. طیف انتقالی فیبر که در واقع یک فرکانس تشدید انتخاب شده است، در محدوده فرکانسی 16.3 تا 107 هرتز تحت سه اندازه ذره مختلف، مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که میزان شیفت فرکانس با افزایش اندازه ذره، بیشتر می شود.

1-مقدمه

ذرات ویروس در واقع علت اصلی مریضی انسان ها بوده و شناسایی به موقع آنها یک ضرورت است به این خاطر که دنیای مدرن باعث شده است که این بیماری ها در سرتاسر دنیا انتشار پیدا کنند. شناسایی به موقع ویروس هایی که در شناسایی امراض حیاتی از اهمیت بالایی برخوردار است، با استفاده از بیوسنسورها تسریع می یابد. انواع مختلفی از بیوسنسورها وجود دارد که دارای الگوهای فیزیکی مختلفی هستند ازجمله بیوسنسورهای الکترومکانیکی، بیوسنسورهای مبتنی بر جرم، بیوسنسورهای نوری و غیره. در میان این انواع مختلف بیوسنسور، بیوسنسورهای نوری بازدهی بیشتری را از خود نشان می دهند که دلیل آن ویژگی های فوق العاده ای است که به واسطه شناسایی بر اساس نور، دارای می باشند. این انواع بیوسنسور دارای حساسیت بالا، مصونیت در مقابل تداخل های الکترومغناطیسی، و پروسه های شناسایی سریع می باشند. یک نوع از بیوسنسورهای نوری، بیوسنسورهای نوری مبتنی بر مد ویسپرینگ گالری (WGM) می باشد که قابلیت شناسایی آزاد را دارا می باشند. توسعه روش های شناسایی آزاد برای بیوسنسورها مزایای متعددی را به دنبال دارد، به خصوص برای تجهیزات شناسایی قابل‌حمل و یا دستی...