Мікро-нанофотоніка в основному вивчає закон взаємодії між світлом і речовиною на мікро- та наномасштабі та його застосування у генеруванні, передачі, регулюванні, виявленні та зондуванні світла.Пристрої субхвильової мікронано фотоніки можуть ефективно підвищити ступінь інтеграції фотонів, і очікується, що фотонні пристрої будуть інтегровані в невеликий оптичний чіп, як електронні чіпи.Наноповерхнева плазмоніка — це нова галузь мікро-нанофотоніки, яка в основному вивчає взаємодію між світлом і речовиною в металевих наноструктурах.Він має характеристики невеликого розміру, високої швидкості та подолання традиційної межі дифракції.Наноплазмова хвилеводна структура, яка має гарне локальне посилення поля та характеристики резонансної фільтрації, є основою нанофільтра, мультиплексора з розділенням довжини хвилі, оптичного перемикача, лазера та інших мікронанооптичних пристроїв.Оптичні мікропорожнини обмежують світло крихітними ділянками та значно покращують взаємодію між світлом і матерією.Таким чином, оптична мікропорожнина з високою добротністю є важливим способом високочутливого зондування та виявлення.
Мікропорожнина WGM
В останні роки оптична мікропорожнина привернула велику увагу завдяки своєму великому потенціалу застосування та науковому значенню.Оптична мікропорожнина в основному складається з мікросфери, мікроколонки, мікрокільця та інших геометрій.Це свого роду морфологічно залежний оптичний резонатор.Світлові хвилі в мікропорожнинах повністю відбиваються на межі розділу мікропорожнин, що призводить до резонансного режиму, який називається режимом шепочучої галереї (WGM).Порівняно з іншими оптичними резонаторами, мікрорезонатори мають такі характеристики, як високе значення Q (більше 106), низький обсяг моди, малий розмір і легку інтеграцію тощо, і їх застосовують для високочутливого біохімічного зондування, лазера з наднизьким порогом і нелінійна дія.Метою нашого дослідження є пошук і вивчення характеристик різних структур і різних морфологій мікропорожнин, а також застосування цих нових характеристик.Основні напрямки досліджень включають: дослідження оптичних характеристик мікропорожнини WGM, дослідження виготовлення мікропорожнини, дослідження застосування мікропорожнини та ін.
Біохімічне зондування мікропорожнини WGM
В експерименті для сенсорного вимірювання використовувався режим WGM високого порядку чотирьох порядків M1 (ФІГ. 1(a)).У порівнянні з режимом низького порядку чутливість режиму високого порядку була значно покращена (ФІГ. 1(b)).
Рисунок 1. Режим резонансу (а) мікрокапілярної порожнини та відповідна чутливість до показника заломлення (б)
Регульований оптичний фільтр з високим значенням Q
Спочатку витягується радіальна циліндрична мікропорожнина, що повільно змінюється, а потім можна досягти налаштування довжини хвилі шляхом механічного переміщення позиції зв’язку на основі принципу розміру форми, починаючи з резонансної довжини хвилі (Малюнок 2 (a)).Настроювана продуктивність і пропускна здатність фільтрації показані на рисунку 2 (b) і (c).Крім того, пристрій може реалізовувати оптичне визначення зміщення з субнанометровою точністю.
Малюнок 2. Принципова діаграма регульованого оптичного фільтра (a), регульована продуктивність (b) і пропускна здатність фільтра (c)
Мікрофлюїдний крапельний резонатор WGM
у мікрофлюїдному чіпі, особливо для краплі в олії (краплі в олії), завдяки характеристикам поверхневого натягу, для діаметра в десятки або навіть сотні мікрон, вона буде підвішена в олії, утворюючи майже ідеальна сфера.Завдяки оптимізації показника заломлення сама крапля є ідеальним сферичним резонатором із коефіцієнтом якості понад 108. Це також дозволяє уникнути проблеми випаровування в маслі.Для відносно великих крапель вони будуть «сидіти» на верхній або нижній бічних стінках через різницю в щільності.Цей тип крапель може використовувати лише режим бокового збудження.
Час публікації: 23 жовтня 2023 р