マイクロリング共振器を使用したラベルフリー、シングルオブジェクトセンシング：FDTDシミュレーション

マイクロリング共振器を使用したラベルフリーのシングルオブジェクトセンシングは、有限差分時間ドメイン（FDTD）メソッドを使用して数値的に調査されます。リングとセンシングオブジェクトのいくつかの共鳴モードにまたがる超幅の帯域幅を備えたパルスは、シミュレーションに使用され、微細なセンシングのシングルショットシミュレーションを可能にします。FDTDシミュレーションでは、ささやきのギャレリーモード（WGM）マイクロリングの光の循環と、光とセンシングオブジェクトの間の複数の相互作用だけでなく、散乱や放射線損失などのセンシングシステムの他の重要な要因も記述できます。。FDTDの結果は、シミュレーションがWGMキャビティモードの共鳴シフトをもたらす可能性があることを示しています。さらに、センシングオブジェクトの固有モード、したがってオブジェクトの深い内部からの情報を抽出することもできます。シミュレーション方法は、単一のオブジェクト（単一分子、ナノ、マイクロスケール粒子）に適しているだけでなく、複数のオブジェクトの問題にも拡張できます。

Label-free, single-object sensing with a microring resonator is investigated numerically using the finite difference time-domain (FDTD) method. A pulse with ultra-wide bandwidth that spans over several resonant modes of the ring and of the sensing object is used for simulation, enabling a single-shot simulation of the microring sensing. The FDTD simulation not only can describe the circulation of the light in a whispering-gallery-mode (WGM) microring and multiple interactions between the light and the sensing object, but also other important factors of the sensing system, such as scattering and radiation losses. The FDTD results show that the simulation can yield a resonant shift of the WGM cavity modes. Furthermore, it can also extract eigenmodes of the sensing object, and therefore information from deep inside the object. The simulation method is not only suitable for a single object (single molecule, nano-, micro-scale particle) but can be extended to the problem of multiple objects as well.