Mikro-nano fotonika študuje hlavne zákon interakcie medzi svetlom a hmotou v mikro a nano stupnici a jeho aplikácia pri tvorbe svetla, prenosu, regulácii, detekcii a snímaní. Mikro-nano fotonické zariadenia sub vlnovej dĺžky môžu účinne zlepšiť stupeň integrácie fotónov a očakáva sa, že integrujú fotonické zariadenia do malého optického čipu, ako sú elektronické čipy. Nano-povrchová plazmonika je nové pole mikropodnikov, ktoré skúmajú hlavne interakciu medzi svetlom a hmotou v kovových nanoštruktúrach. Má vlastnosti malej veľkosti, vysokej rýchlosti a prekonávania tradičného difrakčného limitu. Štruktúra nanoplazmy-vlny, ktorá má dobré charakteristiky vylepšenia lokálneho poľa a filtrovania rezonancie, je základom nano-filtra, multiplexora divízie vlnového dĺžky, optického prepínača, laserového a iných optických zariadení mikro-nano. Optické mikrokavity obmedzujú svetlo na malé oblasti a výrazne zvyšujú interakciu medzi svetlom a hmotou. Preto je optická mikrokavita s vysokým kvalitným faktorom dôležitým spôsobom snímania a detekcie vysokej citlivosti.
WGM mikrokavita
V posledných rokoch pritiahla optická mikrokavita veľkú pozornosť vďaka svojmu veľkému aplikačnému potenciálu a vedeckému významu. Optická mikrokavita pozostáva hlavne z mikrosféry, mikrokolumy, mikroringu a iných geometrie. Je to druh morfologického závislého optického rezonátora. Svetelné vlny v mikrokavitách sa plne odrážajú na rozhraní mikrokavity, čo vedie k rezonančnému režimu s názvom Režim šepotovej galérie (WGM). V porovnaní s inými optickými rezonátormi majú mikroresonátory charakteristiky vysokej hodnoty Q (väčšie ako 106), objem s nízkym režimom, malú veľkosť a ľahkú integráciu atď. A boli aplikované na biochemické snímanie s vysokou citlivosťou, ultra nízke prahové laserové a nelineárne pôsobenie. Naším výskumným cieľom je nájsť a študovať charakteristiky rôznych štruktúr a rôznych morfológií mikrokavít a uplatniť tieto nové charakteristiky. Medzi hlavné smery výskumu patrí: optické charakteristiky Výskum mikrokavity WGM, výrobný výskum mikrokavity, výskum aplikácie mikrokavity atď.
Biochemické snímanie mikrokavity WGM
V experimente sa na meranie snímania použil WGM režim WGM s vysokým poriadkom Štyri rády (obr. 1 (a)). V porovnaní s režimom nízkeho poriadku sa citlivosť režimu vysokého poriadku výrazne zlepšila (obr. 1 (b)).
Obrázok 1. Režim rezonancie (A) mikrokapilárnej dutiny a jej zodpovedajúcej citlivosti indexu lomu (B)
Laditeľný optický filter s vysokou hodnotou Q
Najprv sa vytiahne radiálne pomaly meniace sa valcové mikrokavity a potom sa ladenie vlnovej dĺžky môže dosiahnuť mechanickým pohybom spojovacej polohy na základe princípu veľkosti tvaru od rezonančnej vlnovej dĺžky (obrázok 2 (a)). Šírka šírky pásma laditeľného výkonu a filtrovania je znázornená na obrázku 2 (b) a (c). Okrem toho môže zariadenie realizovať snímanie optického posunu s presnosťou sub-nanometrov.
Obrázok 2. Schematický diagram laditeľného optického filtra (A), laditeľného výkonu (B) a šírky pásma filtra (C)
WGM mikrofluidný rezonátor
V mikrofluidnom čipe, najmä pre kvapôčku v oleji (kvapôčková in-olej), v dôsledku charakteristík povrchového napätia, pre priemer desiatok alebo dokonca stovky mikrónov, bude zavesený v oleji, čím sa vytvorí takmer dokonalá guľa. Prostredníctvom optimalizácie indexu lomu je samotná kvapka perfektným sférickým rezonátorom s kvalitným faktorom viac ako 108. Týka sa tiež problému odparovania v oleji. Pre relatívne veľké kvapôčky budú „sedieť“ na horných alebo dolných bočných stenách kvôli rozdielom hustoty. Tento typ kvapôčok môže používať iba režim bočného excitácie.
Čas príspevku: október 23-2023