Αλληλεπιδραση Βιολογικων Σωματιδιων Με Κυματοδηγουμενα Κυματα Σε Οπτικους Κυματοδηγους

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία ξεκίνησε με αφορμή την ιδέα της δημιουργίας ενός ''μίνι μικροβιολογικού εργαστηρίου'', όπου από τη μελέτη ενός ή δυο, το πολύ, κυττάρων θα οδηγούμαστε σε ακριβή συμπεράσματα, όπως με τη σημερινή εξέταση εκατοντάδων χιλιάδων κυττάρων του κοινού μικροβιολογικού εργαστηρίου. Η μελέτη βασίζεται στην επεξεργασία του πεδίου που προκύπτει ύστερα από τη σκέδασή του από το ή τα προς μελέτη κύτταρα. Στα πλαίσια της συγκεκριμένης εργασίας περιγράφεται το αρχικό στάδιο της μελέτης αυτής, η οποία περιλαμβάνει ένα και μόνο κύτταρο. Η διάταξη, που μελετάται θεωρητικά, αποτελείται από ένα διηλεκτρικό υλικό απείρων διαστάσεων ως προς x και z και ημιάπειρων ως προς y. Στην επιφάνεια αυτού δημιουργούμε μια αυλάκωση ορθογωνικής διατομής όπου τοποθετούμε διηλεκτρικό υλικό μικρότερου δείκτη διάθλασης. Με τον τρόπο αυτό δημιουργείται ένας κυματοδηγός άπειρος ως προς z. Όλη η διάταξη βρίσκεται στον κενό χώρο, όπου τοποθετείται το προς μελέτη κύτταρο. Η εργασία ξεκινά διεγείροντας τον κυματοδηγό με πηγές που βρίσκονται στα αρνητικά αυτού, σε άπειρη απόσταση. Λύνουμε αρχικά το πρόβλημα και προσδιορίζουμε το ρυθμό που κυματοδηγείται στη συγκεκριμένη διάταξη. Στη συνέχεια, αφού εκφράσουμε το πεδίο παντού στο χώρο, το υπολογίζουμε και το απεικονίζουμε με τη βοήθεια του matlab. Κατόπιν, μελετάμε τη σκέδαση από το κύτταρο του διαδιδόμενου πεδίου στον κενό χώρο. Το σκεδαζόμενο κύμα εισέρχεται ξανά στον κυματοδηγό και ''ταξιδεύει'' μαζί με το αρχικό. Η μελέτη του σήματος που συλλέγεται στα θετικά αυτού θα μας δώσει τις απαιτούμενες πληροφορίες για το κύτταρο. Η εργασία κλείνει προσδιορίζοντας το νεοεισερχόμενο κύμα με τη βοήθεια του matlab.