A mikro-nano fotonika elsősorban a fény és az anyag közötti kölcsönhatás törvényét vizsgálja a mikro- és nano skálán, valamint annak alkalmazásában a fénytermelés, az átvitel, a szabályozás, a detektálás és az érzékelés területén. A mikro-nano fotonikai al hullámhosszú eszközök hatékonyan javíthatják a fotonintegráció fokát, és várhatóan integrálja a fotonikus eszközöket egy kis optikai chipsbe, például elektronikus chipsbe. A nano felületű plazmonika a mikro-nano fotonika új területe, amely elsősorban a fény és az anyag közötti kölcsönhatást vizsgálja a fém nanostruktúrákban. Kis méretű, nagy sebességgel és a hagyományos diffrakciós határérték legyőzésével rendelkezik. A nanoplazma-waveguide szerkezet, amelynek jó a helyi mezőfejlesztési és rezonancia-szűrési tulajdonságai, a nano-szűrő, a hullámhosszú multiplexer, az optikai kapcsoló, a lézer és más mikro-nano optikai eszközök alapja. Az optikai mikrokavitások a fényt az apró régiókra korlátozzák, és jelentősen javítják a fény és az anyag közötti kölcsönhatást. Ezért a magas színvonalú tényezővel rendelkező optikai mikrokavitás fontos módja a nagy érzékenységi érzékelésnek és a detektálásnak.
WGM mikrokavitás
Az utóbbi években az optikai mikrokavitás nagy figyelmet fordított nagy alkalmazási potenciálja és tudományos jelentősége miatt. Az optikai mikrokavitás elsősorban mikroszféra, mikrokolumn, mikroring és egyéb geometriákból áll. Ez egyfajta morfológiai függő optikai rezonátor. A mikrokavalások fényhullámai teljes mértékben tükröződnek a mikrokavitási felületen, ami rezonancia módot eredményez, az úgynevezett Whispering Galéria mód (WGM). Más optikai rezonátorokkal összehasonlítva a mikrorátorátorok magas Q-értékkel (106-nál nagyobb), alacsony üzemmódú, kis méretű és egyszerű integrációval stb. Jellemzőkkel rendelkeznek, és alkalmazták a nagy érzékenységi biokémiai érzékelésre, az ultra-alacsony küszöb lézerre és a nemlineáris hatásra. Kutatási célunk az, hogy megtaláljuk és tanulmányozzuk a különböző struktúrák jellemzőit és a mikrokavalások különböző morfológiáit, valamint az új jellemzők alkalmazását. A fő kutatási irányok a következők: A WGM mikrokavitás optikai jellemzői kutatása, a mikrokavitás gyártási kutatása, a mikrokavitás alkalmazási kutatása stb.
WGM mikrokavitási biokémiai érzékelés
A kísérletben a mérés érzékelésére négy sorrendű nagyrendű WGM módot (1. ábra (a)) használtunk. Az alacsony rendű üzemmódhoz képest a magas rendű üzemmód érzékenysége jelentősen javult (1. ábra (b)).
1. ábra.
Hangolható optikai szűrő magas Q értékkel
Először, a sugárirányú lassan változó hengeres mikrokavitást húzza ki, majd a hullámhossz hangolása úgy érhető el, hogy a kapcsolási helyzetet mechanikusan mozgathatjuk az alak méretének elve alapján, mivel a rezonáns hullámhossz (2 (a) ábra). A hangolható teljesítményt és a szűrő sávszélességet a 2. (b) és (c) ábra mutatja. Ezenkívül az eszköz felismerheti az optikai elmozdulás érzékelését szub-nanométer pontossággal.
2. ábra.
WGM mikrofluidikus csepp rezonátor
A mikrofluidikus chipben, különösen az olajban lévő cseppeknél (az olajban lévő cseppek), a felületi feszültség jellemzői miatt, a tíz vagy akár több száz mikron átmérőjének átmérőjére, az olajban felfüggesztik, majdnem tökéletes szférát képezve. A törésmutató optimalizálásával maga a csepp tökéletes gömb alakú rezonátor, amelynek minőségi tényezője több, mint 108. Ez elkerüli az olaj elpárologtatásának problémáját is. A viszonylag nagy cseppeknél a sűrűségbeli különbségek miatt „ülnek” a felső vagy alsó oldalfalakon. Az ilyen típusú cseppek csak az oldalsó gerjesztési módot használhatják.
A postai idő: október-23-2023