Що таке мікро-нано фотоніка?

Micro-Nano Photonics в основному вивчає закон взаємодії між світлом та речовиною в мікро- та нано-масштабі та його застосуванні у генерації світла, передачі, регулювання, виявлення та зондування. Мікро-нано-фотоніка пристроїв підвиводів може ефективно покращити ступінь інтеграції фотонів, і, як очікується, він інтегрує фотонні пристрої в невелику оптичну мікросхему, як електронні мікросхеми. Nano-поверхнева плазмоніка-це нове поле мікро-нано фотоніки, яке в основному вивчає взаємодію між світлом та речовиною в металевих наноструктурах. Він має характеристики невеликих розмірів, високої швидкості та подолання традиційної межі дифракції. Наноплазма-Вавегуїдна структура, яка має хороше вдосконалення місцевого поля та характеристики резонансної фільтрації, є основою мультиплексора нано-фільтра, довжини хвилі, оптичного перемикача, лазера та інших мікро-нано-оптичних пристроїв. Оптичні мікросхеми обмежують світло крихітними областями і значно посилюють взаємодію між світлом і речовиною. Тому оптична мікросхема з високим фактором якості є важливим способом зондування та виявлення високої чутливості.

Microcavity WGM

Останніми роками оптична мікросхема привернула велику увагу завдяки великому потенціалу застосування та науковому значенню. Оптична мікросхема в основному складається з мікросфери, мікрококолону, мікропрузі та інших геометрія. Це свого роду морфологічний залежний оптичний резонатор. Світлові хвилі в мікросхемі повністю відображаються на інтерфейсі мікросхем, що призводить до резонансного режиму, який називається режимом галереї шепоту (WGM). Порівняно з іншими оптичними резонаторами, мікрооресонатори мають характеристики високого значення Q (більше 106), об'єм низького режиму, невеликого розміру та легкої інтеграції тощо, і застосовуються до біохімічного зондування високої чутливості, ультра-низького порогового лазера та нелінійної дії. Наша мета дослідження - знайти та вивчити характеристики різних структур та різні морфології мікроокавлей та застосувати ці нові характеристики. Основні напрямки досліджень включають: оптичні характеристики дослідження мікроавітації WGM, дослідження виготовлення мікроокавіозної діяльності, дослідження застосування мікроокавіозної ділянки тощо.

Біохімічне зондування MicroCavity WGM

У експерименті для зондування було використано режим WGM з високим рівнем високого порядку M1 (рис. 1 (а)). Порівняно з режимом низького порядку, чутливість режиму високого порядку була значно покращена (рис. 1 (б)).

Малюнок 1. Режим резонансу (a) мікрокапільної порожнини та відповідної чутливості до показника заломлення (B)

Налаштований оптичний фільтр із високим значенням Q

Спочатку витягується радіальна зміна циліндричної мікроокавіонту, а потім налаштування довжини хвилі може бути досягнуто шляхом механічного переміщення положення зчеплення на основі принципу розміру форми, оскільки резонансна довжина хвилі (мал. 2 (а)). Налаштована продуктивність та пропускна здатність фільтрації показані на малюнку 2 (b) та (c). Крім того, пристрій може реалізувати оптичне зондування переміщення з точністю субнанометра.

Малюнок 2. Схематична схема регульованого оптичного фільтра (a), регульована продуктивність (b) та пропускна здатність фільтру (c)

Мікрофлюїдний резонатор WGM Microfluidic

У мікрофлюїдній мікросхемі, особливо для крапельки в маслі (краплі-олії), завдяки характеристикам поверхневого натягу, для діаметра десятків або навіть сотень мікрон, він буде суспендований в олії, утворюючи майже ідеальну сферу. Завдяки оптимізації показника заломлення сама крапля є ідеальним сферичним резонатором з коефіцієнтом якості понад 108. Це також дозволяє уникнути проблеми випаровування в нафті. Для відносно великих крапель вони "сидять" на верхніх або нижніх бічних стінах через відмінності щільності. Цей тип крапельки може використовувати лише режим бічного збудження.