Mikro-nanofotonika bada głównie prawo oddziaływania między światłem a materią w skali mikro i nano oraz jego zastosowanie w generowaniu, transmisji, regulacji, wykrywaniu i wykrywaniu światła. Mikro-nanofotonika urządzenia subfalowe mogą skutecznie poprawić stopień integracji fotonów i oczekuje się, że zintegruje urządzenia fotoniczne w małym układzie optycznym, takim jak układy elektroniczne. Plazmonika nanopowierzchniowa to nowa dziedzina mikro-nanofotoniki, która bada głównie oddziaływanie między światłem a materią w metalowych nanostrukturach. Charakteryzuje się małymi rozmiarami, dużą prędkością i przezwyciężeniem tradycyjnego ograniczenia dyfrakcji. Struktura nanoplazmy-falowodu, która ma dobre lokalne wzmocnienie pola i właściwości filtrowania rezonansowego, jest podstawą nanofiltra, multipleksera z podziałem długości fali, przełącznika optycznego, lasera i innych mikro-nano optycznych urządzeń. Optyczne mikrownęki ograniczają światło do małych obszarów i znacznie zwiększają oddziaływanie między światłem a materią. Dlatego optyczna mikrownęka o wysokim współczynniku jakości jest ważnym sposobem wykrywania i wykrywania o wysokiej czułości.
Mikrownęka WGM
W ostatnich latach mikrownęka optyczna przyciągnęła wiele uwagi ze względu na jej duży potencjał aplikacyjny i znaczenie naukowe. Mikrownęka optyczna składa się głównie z mikrosfery, mikrokolumny, mikropierścienia i innych geometrii. Jest to rodzaj rezonatora optycznego zależnego od morfologii. Fale świetlne w mikrownękach są w pełni odbijane na interfejsie mikrownęki, co skutkuje trybem rezonansowym zwanym trybem galerii szeptu (WGM). W porównaniu z innymi rezonatorami optycznymi, mikrorezonatory mają cechy wysokiej wartości Q (większej niż 106), niskiej objętości trybu, małych rozmiarów i łatwej integracji itp. i zostały zastosowane w wysokoczułym wykrywaniu biochemicznym, laserze o ultraniskim progu i działaniu nieliniowym. Naszym celem badawczym jest znalezienie i zbadanie cech różnych struktur i różnych morfologii mikrownęk oraz zastosowanie tych nowych cech. Główne kierunki badań obejmują: badania cech optycznych mikrownęki WGM, badania nad wytwarzaniem mikrownęki, badania aplikacyjne mikrownęki itp.
WGM mikrokawitacyjne czujniki biochemiczne
W eksperymencie do pomiaru czujników użyto czterorzędowego trybu WGM wyższego rzędu M1 (FIG. 1(a)). W porównaniu z trybem niskiego rzędu czułość trybu wyższego rzędu została znacznie poprawiona (FIG. 1(b)).
Rysunek 1. Tryb rezonansowy (a) wnęki mikrokapilarnej i odpowiadająca mu czułość współczynnika refrakcji (b)
Strojony filtr optyczny o wysokiej wartości Q
Najpierw wyciągana jest radialna, powoli zmieniająca się cylindryczna mikrownęka, a następnie strojenie długości fali można osiągnąć poprzez mechaniczne przesunięcie położenia sprzężenia w oparciu o zasadę rozmiaru kształtu od długości fali rezonansowej (rysunek 2 (a)). Strojona wydajność i szerokość pasma filtrowania są pokazane na rysunkach 2 (b) i (c). Ponadto urządzenie może realizować optyczne wykrywanie przemieszczenia z dokładnością subnanometrową.
Rysunek 2. Schematyczny diagram strojonego filtra optycznego (a), strojonej wydajności (b) i szerokości pasma filtra (c)
Mikroprzepływowy rezonator kroplowy WGM
w mikroprzepływowym chipie, zwłaszcza w przypadku kropli w oleju (kropla w oleju), ze względu na charakterystykę napięcia powierzchniowego, dla średnicy dziesiątek, a nawet setek mikronów, będzie ona zawieszona w oleju, tworząc niemal idealną kulę. Poprzez optymalizację współczynnika załamania światła, sama kropla jest idealnym rezonatorem sferycznym o współczynniku jakości większym niż 108. Unika się również problemu parowania w oleju. W przypadku stosunkowo dużych kropli, będą one „siedzieć” na górnych lub dolnych ścianach bocznych ze względu na różnice gęstości. Ten typ kropli może wykorzystywać tylko tryb wzbudzenia bocznego.
Czas publikacji: 23-10-2023