Mikro-nano fotonika studuje hlavně zákon interakce mezi světlem a hmotou v mikro a nano stupnici a jeho použití při generování světla, přenosu, regulaci, detekce a snímání. Zařízení pro mikro-nano fotoniku mohou efektivně zlepšit stupeň integrace fotonu a očekává se, že integruje fotonická zařízení do malého optického čipu, jako jsou elektronické čipy. Nano-povrchová plasmonics je nové pole mikro-nano fotoniky, které hlavně studuje interakci mezi světlem a hmotou v kovových nanostrukturách. Má vlastnosti malé velikosti, vysoké rychlosti a překonávání tradičního limitu difrakce. Struktura nanoplazma-waveguide, která má dobré charakteristiky pro zlepšení lokálního pole a rezonanční filtrování, je základem multiplexáru nano-filtru, vlnové délky, optického spínače, laseru a dalších mikro-nano optických zařízení. Optické mikrokavitace omezují světlo na malé oblasti a výrazně zvyšují interakci mezi světlem a hmotou. Proto je optická mikrokavita s vysoce kvalitním faktorem důležitým způsobem snímání a detekce s vysokou citlivostí.
WGM mikrokavita
V posledních letech optická mikrokavita přitahovala velkou pozornost díky svému velkému aplikačnímu potenciálu a vědeckému významu. Optická mikrokavita sestává hlavně z mikrosféry, mikrokolu, mikroringu a dalších geometrií. Je to druh morfologického závislého optického rezonátoru. Světelné vlny v mikrokavitách se plně odráží na rozhraní mikrokavitace, což má za následek rezonanční režim s názvem Whispering Gallery Mode (WGM). Ve srovnání s jinými optickými rezonátory mají mikroresonátory charakteristiky vysoké hodnoty Q (větší než 106), nízkým objemem režimu, malé velikosti a snadné integrace atd. A byly aplikovány na biochemické snímání s vysokou citlivostí, ultra-nízký prahový laser a nelineární působení. Naším výzkumným cílem je najít a studovat charakteristiky různých struktur a různých morfologií mikrokavitin a aplikovat tyto nové vlastnosti. Mezi hlavní směry výzkumu patří: výzkum optických charakteristik mikrokavitace WGM, výrobní výzkum mikrokavitu, aplikační výzkum mikrokavitu atd.
WGM mikrokavita Biochemické snímání
V experimentu byl pro měření snímání použit WGM režim M1 s vysokým řádem WGM ve vysokém řádu M1 (obr. 1 (a)). Ve srovnání s režimem nízkého řádu byla citlivost režimu vysokého řádu výrazně vylepšena (obr. 1 (b)).
Obrázek 1. rezonanční režim (a) mikrokapilární dutiny a její odpovídající citlivost indexu lomu (B)
Laditelný optický filtr s vysokou hodnotou Q
Nejprve se vytáhne radiální pomalu měnící se válcovou mikrokavidu a potom lze ladění vlnové délky dosáhnout mechanicky přesunutím spojovací polohy na základě principu velikosti tvaru od rezonanční vlnové délky (obrázek 2 (a)). Laditelný výkon a filtrační šířka pásma je znázorněna na obrázku 2 (b) a (c). Kromě toho může zařízení realizovat snímání optického posunu s přesností sub-nanometru.
Obrázek 2. Schematický diagram laditelného optického filtru (A), laditelného výkonu (b) a šířky pásma filtru (c)
WGM mikrofluidní rezonátor
V mikrofluidním čipu, zejména pro kapičku v oleji (kapičková in-olej), kvůli vlastnostem povrchového napětí, pro průměr desítek nebo dokonce stovek mikronů, bude zavěšen v oleji a vytvoří téměř dokonalou kouli. Prostřednictvím optimalizace indexu lomu je samotná kapička dokonalým sférickým rezonátorem s kvalitním faktorem více než 108. Také se vyhýbá problému odpařování v oleji. U relativně velkých kapiček budou „sedět“ na horních nebo dolních bočních stěnách kvůli rozdílům v hustotě. Tento typ kapičky může použít pouze režim boční excitace.
Čas příspěvku: říjen-23-2023