Mikro-nano fotonika študuje najmä zákon interakcie medzi svetlom a hmotou v mikro a nano meradle a jeho aplikáciu pri vytváraní, prenose, regulácii, detekcii a snímaní svetla. Mikro-nano fotonické zariadenia pod vlnovou dĺžkou môžu účinne zlepšiť stupeň integrácie fotónov a očakáva sa, že budú integrovať fotonické zariadenia do malého optického čipu, ako sú elektronické čipy. Nano-povrchová plazmonika je nová oblasť mikro-nano fotoniky, ktorá študuje hlavne interakciu medzi svetlom a hmotou v kovových nanoštruktúrach. Má vlastnosti malých rozmerov, vysokej rýchlosti a prekonávania tradičného difrakčného limitu. Štruktúra nanoplazmového vlnovodu, ktorá má dobré vlastnosti miestneho vylepšenia poľa a rezonančného filtrovania, je základom nanofiltra, multiplexora s delením vlnovej dĺžky, optického prepínača, lasera a iných mikro-nano optických zariadení. Optické mikrodutiny obmedzujú svetlo na malé oblasti a výrazne zlepšujú interakciu medzi svetlom a hmotou. Preto je optická mikrodutina s vysokým faktorom kvality dôležitým spôsobom snímania a detekcie vysokej citlivosti.
WGM mikrodutina
V posledných rokoch priťahuje optická mikrodutina veľkú pozornosť vďaka jej veľkému aplikačnému potenciálu a vedeckému významu. Optická mikrodutina pozostáva hlavne z mikroguľôčok, mikrokolón, mikrokrúžku a iných geometrií. Je to druh morfologicky závislého optického rezonátora. Svetelné vlny v mikrodutinách sa plne odrážajú na rozhraní mikrodutín, čo vedie k rezonančnému režimu nazývanému režim šeptajúcej galérie (WGM). V porovnaní s inými optickými rezonátormi majú mikrorezonátory charakteristiky vysokej hodnoty Q (väčšej ako 106), objemu s nízkym režimom, malej veľkosti a ľahkej integrácie atď., Aplikujú sa na biochemické snímanie s vysokou citlivosťou, ultranízky prahový laser nelineárne pôsobenie. Cieľom nášho výskumu je nájsť a študovať charakteristiky rôznych štruktúr a rôznych morfológií mikrodutín a aplikovať tieto nové charakteristiky. Medzi hlavné smery výskumu patria: výskum optických charakteristík mikrodutín WGM, výskum výroby mikrodutín, aplikačný výskum mikrodutín atď.
Biochemické snímanie mikrodutín WGM
V experimente sa na meranie snímania použil štvorradový WGM mód M1 (obr. 1(a)). V porovnaní s režimom nízkeho rádu sa citlivosť režimu vyššieho rádu výrazne zlepšila (obr. 1(b)).
Obrázok 1. Rezonančný mód (a) mikrokapilárnej dutiny a jej zodpovedajúca citlivosť indexu lomu (b)
Laditeľný optický filter s vysokou hodnotou Q
Najprv sa vytiahne radiálna pomaly sa meniaca valcová mikrodutina a potom sa môže dosiahnuť ladenie vlnovej dĺžky mechanickým posunutím spojovacej polohy na základe princípu veľkosti tvaru od rezonančnej vlnovej dĺžky (obrázok 2 (a)). Laditeľný výkon a šírka pásma filtrovania sú znázornené na obrázku 2 (b) a (c). Okrem toho môže zariadenie realizovať optické snímanie posunu s presnosťou pod nanometrov.
Obrázok 2. Schematický diagram laditeľného optického filtra (a), laditeľného výkonu (b) a šírky pásma filtra (c)
Mikrofluidný kvapkový rezonátor WGM
v mikrofluidnom čipe, najmä pre kvapôčky v oleji (kvapôčky v oleji), v dôsledku charakteristík povrchového napätia, pre priemer desiatok alebo dokonca stoviek mikrónov, bude suspendovaný v oleji a vytvorí takmer perfektná guľa. Vďaka optimalizácii indexu lomu je samotná kvapka dokonalým sférickým rezonátorom s faktorom kvality viac ako 108. Tiež sa vyhýba problémom s vyparovaním v oleji. V prípade relatívne veľkých kvapiek budú „sedieť“ na hornej alebo dolnej bočnej stene kvôli rozdielom v hustote. Tento typ kvapiek môže používať iba režim laterálnej excitácie.
Čas odoslania: 23. októbra 2023