Mikro-nano fotonika studuje především zákon interakce mezi světlem a hmotou v mikro a nano měřítku a jeho aplikaci při generování, přenosu, regulaci, detekci a snímání světla.Mikro-nano fotonická zařízení pod vlnovou délkou mohou účinně zlepšit stupeň integrace fotonů a očekává se, že budou integrovat fotonická zařízení do malého optického čipu, jako jsou elektronické čipy.Nano-povrchová plasmonika je nový obor mikro-nano fotoniky, který studuje především interakci mezi světlem a hmotou v kovových nanostrukturách.Má vlastnosti malé velikosti, vysoké rychlosti a překonání tradičního difrakčního limitu.Struktura nanoplazmového vlnovodu, která má dobré vlastnosti lokálního zesílení pole a rezonanční filtrace, je základem nanofiltru, multiplexeru s vlnovou délkou, optického přepínače, laseru a dalších mikro-nano optických zařízení.Optické mikrodutiny omezují světlo na malé oblasti a výrazně zvyšují interakci mezi světlem a hmotou.Proto je optická mikrodutina s vysokým faktorem kvality důležitým způsobem vysoce citlivého snímání a detekce.
WGM mikrodutina
V posledních letech přitahuje optická mikrodutina velkou pozornost díky svému velkému aplikačnímu potenciálu a vědeckému významu.Optická mikrodutina se skládá hlavně z mikrokuliček, mikrokolon, mikrokroužků a dalších geometrií.Je to druh morfologicky závislého optického rezonátoru.Světelné vlny v mikrodutinách se plně odrážejí na rozhraní mikrodutin, což má za následek rezonanční režim nazývaný režim šeptající galerie (WGM).Ve srovnání s jinými optickými rezonátory mají mikrorezonátory vlastnosti vysoké hodnoty Q (větší než 106), nízkého objemu, malé velikosti a snadné integrace atd., a byly aplikovány na vysoce citlivé biochemické snímání, ultranízkoprahové lasery a nelineární akce.Naším výzkumným cílem je nalézt a studovat charakteristiky různých struktur a různých morfologií mikrodutin a tyto nové vlastnosti aplikovat.Mezi hlavní výzkumné směry patří: výzkum optických charakteristik mikrodutin WGM, výzkum výroby mikrodutin, aplikační výzkum mikrodutin atd.
Biochemické snímání mikrodutin WGM
V experimentu byl pro měření snímání použit čtyřřádový WGM mód M1 (obr. 1(a)).Ve srovnání s režimem nízkého řádu byla citlivost režimu vyššího řádu značně zlepšena (obr. 1(b)).
Obrázek 1. Rezonanční mód (a) mikrokapilární dutiny a její odpovídající citlivost indexu lomu (b)
Laditelný optický filtr s vysokou hodnotou Q
Nejprve se vytáhne radiální pomalu se měnící válcová mikrodutina a poté lze dosáhnout ladění vlnové délky mechanickým posunutím polohy vazby na základě principu velikosti tvaru od rezonanční vlnové délky (obrázek 2 (a)).Laditelný výkon a šířka pásma filtrování jsou znázorněny na obrázku 2 (b) a (c).Kromě toho může zařízení realizovat optické snímání posunu s přesností pod nanometry.
Obrázek 2. Schéma laditelného optického filtru (a), laditelného výkonu (b) a šířky pásma filtru (c)
Mikrofluidní kapkový rezonátor WGM
v mikrofluidním čipu, zejména pro kapku v oleji (kapička v oleji), bude díky vlastnostem povrchového napětí pro průměr desítek nebo dokonce stovek mikronů suspendován v oleji a vytvoří téměř perfektní koule.Díky optimalizaci indexu lomu je kapka sama o sobě dokonalým sférickým rezonátorem s faktorem kvality vyšším než 108. Také se vyhne problému s vypařováním v oleji.U relativně velkých kapiček „sednou“ na horní nebo spodní boční stěny kvůli rozdílům v hustotě.Tento typ kapky může používat pouze režim bočního buzení.
Čas odeslání: 23. října 2023