Wat is mikro-nano fotonika?

Mikro-nano fotonika bestudeer hoofsaaklik die wet van interaksie tussen lig en materie op mikro- en nanoskaal en die toepassing daarvan in ligopwekking, transmissie, regulering, opsporing en waarneming. Mikro-nano fotonika sub-golflengte toestelle kan die mate van fotonintegrasie effektief verbeter, en daar word verwag dat dit fotoniese toestelle in 'n klein optiese skyfie soos elektroniese skyfies sal integreer. Nano-oppervlak plasmonika is 'n nuwe veld van mikro-nano fotonika, wat hoofsaaklik die interaksie tussen lig en materie in metaal nanostrukture bestudeer. Dit het die eienskappe van klein grootte, hoë spoed en die oorkoming van die tradisionele diffraksielimiet. Nanoplasma-golfgeleierstruktuur, wat goeie plaaslike veldverbetering en resonansiefiltereienskappe het, is die basis van nanofilter, golflengtedelingsmultiplekser, optiese skakelaar, laser en ander mikro-nano optiese toestelle. Optiese mikroholtes beperk lig tot klein streke en verbeter die interaksie tussen lig en materie aansienlik. Daarom is die optiese mikroholte met 'n hoë kwaliteitsfaktor 'n belangrike manier van hoë sensitiwiteitswaarneming en -opsporing.

WGM-mikroholte

In onlangse jare het optiese mikroholte baie aandag getrek as gevolg van sy groot toepassingspotensiaal en wetenskaplike betekenis. Die optiese mikroholte bestaan ​​hoofsaaklik uit mikrosfeer, mikrokolom, mikroring en ander geometrieë. Dit is 'n soort morfologies afhanklike optiese resonator. Liggolwe in mikroholtes word volledig gereflekteer by die mikroholte-koppelvlak, wat lei tot 'n resonansiemodus genaamd fluistergalerymodus (WGM). In vergelyking met ander optiese resonators, het mikroresonators die eienskappe van hoë Q-waarde (groter as 106), lae modusvolume, klein grootte en maklike integrasie, ens., en is toegepas op hoë-sensitiwiteit biochemiese waarneming, ultra-lae drempel laser en nie-lineêre aksie. Ons navorsingsdoel is om die eienskappe van verskillende strukture en verskillende morfologieë van mikroholtes te vind en te bestudeer, en om hierdie nuwe eienskappe toe te pas. Die hoofnavorsingsrigtings sluit in: optiese eienskappe-navorsing van WGM-mikroholte, vervaardigingsnavorsing van mikroholte, toepassingsnavorsing van mikroholte, ens.

WGM mikroholte biochemiese waarneming

In die eksperiment is die vier-orde hoë-orde WGM-modus M1 (FIG. 1(a)) gebruik vir sensoriese meting. In vergelyking met die lae-orde modus, is die sensitiwiteit van die hoë-orde modus aansienlik verbeter (FIG. 1(b)).

Figuur 1. Resonansiemodus (a) van die mikrokapillêre holte en die ooreenstemmende brekingsindeksgevoeligheid (b)

Instelbare optiese filter met hoë Q-waarde

Eerstens word die radiaal stadig veranderende silindriese mikroholte uitgetrek, en dan kan die golflengte-afstemming bereik word deur die koppelposisie meganies te verskuif gebaseer op die beginsel van vormgrootte sedert die resonante golflengte (Figuur 2 (a)). Die afstembare werkverrigting en filterbandwydte word in Figuur 2 (b) en (c) getoon. Daarbenewens kan die toestel optiese verplasingswaarneming met sub-nanometer akkuraatheid realiseer.

Figuur 2. Skematiese diagram van instelbare optiese filter (a), instelbare werkverrigting (b) en filterbandwydte (c)

WGM mikrofluidiese druppelresonator

In die mikrofluidiese skyfie, veral vir die druppel in die olie (druppel in olie), as gevolg van die eienskappe van die oppervlakspanning, vir die deursnee van tiene of selfs honderde mikrone, sal dit in die olie suspendeer en 'n byna perfekte sfeer vorm. Deur die optimalisering van die brekingsindeks, is die druppel self 'n perfekte sferiese resonator met 'n kwaliteitsfaktor van meer as 108. Dit vermy ook die probleem van verdamping in die olie. Vir relatief groot druppels sal hulle op die boonste of onderste sywande "sit" as gevolg van digtheidsverskille. Hierdie tipe druppel kan slegs die laterale opwekkingsmodus gebruik.