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 effektief die mate van foton integrasie verbeter, en dit word verwag om fotoniese toestelle te integreer in 'n klein optiese skyfie soos elektroniese skyfies. 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 kenmerke van klein grootte, hoë spoed en oorkom die tradisionele diffraksielimiet. Nanoplasma-golfgeleiderstruktuur, wat goeie plaaslike veldverbetering en resonansiefiltreringskenmerke het, is die basis van nano-filter, golflengteverdeling-multiplekser, 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 kwaliteit faktor 'n belangrike manier van hoë sensitiwiteit sensitiwiteit en opsporing.
WGM mikroholte
In onlangse jare het optiese mikroholte baie aandag getrek weens die groot toepassingspotensiaal en wetenskaplike betekenis daarvan. Die optiese mikroholte bestaan hoofsaaklik uit mikrosfeer, mikrokolom, mikroring en ander geometrieë. Dit is 'n soort van morfologiese afhanklike optiese resonator. Liggolwe in mikroholtes word ten volle by die mikroholte-koppelvlak gereflekteer, wat lei tot 'n resonansiemodus wat fluistergalerymodus (WGM) genoem word. In vergelyking met ander optiese resonators het mikroresonators die kenmerke van hoë Q-waarde (meer as 106), lae modus volume, klein grootte en maklike integrasie, ens., en is toegepas op hoë-sensitiwiteit biochemiese waarneming, ultra-lae drempel laser en nie-lineêre aksie. Ons navorsingsdoelwit is om die kenmerke van verskillende strukture en verskillende morfologieë van mikroholtes te vind en te bestudeer, en om hierdie nuwe kenmerke toe te pas. Die hoofnavorsingsrigtings sluit in: optiese kenmerknavorsing 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 waarnemingsmeting. 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 sy ooreenstemmende brekingsindeks sensitiwiteit (b)
Instelbare optiese filter met hoë Q-waarde
Eerstens word die radiale stadig veranderende silindriese mikroholte uitgetrek, en dan kan die golflengte-instelling bereik word deur die koppelingsposisie meganies te beweeg gebaseer op die beginsel van vormgrootte sedert die resonante golflengte (Figuur 2 (a)). Die verstelbare 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 verstelbare optiese filter (a), verstelbare werkverrigting (b) en filterbandwydte (c)
WGM mikrofluïdiese druppelresonator
in die mikrofluïdiese 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 mikrons, sal dit in die olie gesuspendeer word en 'n byna perfekte sfeer. Deur die optimalisering van 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.
Postyd: 23 Oktober 2023