Hva er mikro-nano fotonikk?

Mikro-nanofotonikk studerer hovedsakelig loven om interaksjon mellom lys og materie i mikro- og nanoskala og dens anvendelse i lysgenerering, overføring, regulering, deteksjon og sensing.Mikro-nano fotoniske enheter med subbølgelengde kan effektivt forbedre graden av fotonintegrasjon, og det forventes å integrere fotoniske enheter i en liten optisk brikke som elektroniske brikker.Nano-overflate plasmonikk er et nytt felt innen mikro-nano fotonikk, som hovedsakelig studerer samspillet mellom lys og materie i metall nanostrukturer.Den har egenskapene til liten størrelse, høy hastighet og overvinner den tradisjonelle diffraksjonsgrensen.Nanoplasma-bølgelederstruktur, som har gode lokale feltforbedring og resonansfiltreringsegenskaper, er grunnlaget for nanofilter, bølgelengdedelingsmultiplekser, optisk bryter, laser og andre mikro-nano optiske enheter.Optiske mikrohulrom begrenser lys til små områder og forbedrer samspillet mellom lys og materie i stor grad.Derfor er det optiske mikrohulrommet med høy kvalitetsfaktor en viktig måte for høysensitiv sensing og deteksjon.

WGM mikrohulrom

De siste årene har optisk mikrokavitet tiltrukket seg mye oppmerksomhet på grunn av dets store anvendelsespotensial og vitenskapelige betydning.Det optiske mikrohulrommet består hovedsakelig av mikrosfære, mikrokolonne, mikroring og andre geometrier.Det er en slags morfologisk avhengig optisk resonator.Lysbølger i mikrohulrom reflekteres fullt ut ved mikrohulromsgrensesnittet, noe som resulterer i en resonansmodus kalt whispering gallery mode (WGM).Sammenlignet med andre optiske resonatorer har mikroresonatorer egenskapene høy Q-verdi (større enn 106), lavt modusvolum, liten størrelse og enkel integrasjon, etc., og har blitt brukt på biokjemisk sensing med høy sensitivitet, laser med ultralav terskel og ikke-lineær handling.Vårt forskningsmål er å finne og studere egenskapene til forskjellige strukturer og forskjellige morfologier til mikrohulrom, og å anvende disse nye egenskapene.De viktigste forskningsretningene inkluderer: forskning på optiske egenskaper av WGM-mikrohulrom, fabrikasjonsforskning av mikrohulrom, applikasjonsforskning av mikrohulrom, etc.

WGM mikrohulrom biokjemisk sensing

I eksperimentet ble fire-ordens høyordens WGM-modus M1 (FIG. 1(a)) brukt for sensing av måling.Sammenlignet med lavordensmodusen ble følsomheten til høyordensmodusen betydelig forbedret (fig. 1(b)).

Figur 1. Resonansmodus (a) til mikrokapillærhulen og dens tilsvarende brytningsindeksfølsomhet (b)

Justerbart optisk filter med høy Q-verdi

Først trekkes det radielle langsomt skiftende sylindriske mikrohulrommet ut, og deretter kan bølgelengdeinnstillingen oppnås ved mekanisk å flytte koblingsposisjonen basert på prinsippet om formstørrelse siden resonansbølgelengden (Figur 2 (a)).Den avstembare ytelsen og filtreringsbåndbredden er vist i figur 2 (b) og (c).I tillegg kan enheten realisere optisk forskyvningsføling med sub-nanometers nøyaktighet.

Figur 2. Skjematisk diagram av justerbart optisk filter (a), avstembar ytelse (b) og filterbåndbredde (c)

WGM mikrofluidisk dråpe-resonator

i mikrofluidbrikken, spesielt for dråpen i oljen (dråpen i oljen), på grunn av egenskapene til overflatespenningen, for diameteren på titalls eller til og med hundrevis av mikron, vil den bli suspendert i oljen, og danner en nesten perfekt sfære.Gjennom optimalisering av brytningsindeksen er selve dråpen en perfekt sfærisk resonator med en kvalitetsfaktor på mer enn 108. Den unngår også problemet med fordampning i oljen.For relativt store dråper vil de "sitte" på øvre eller nedre sidevegger på grunn av tetthetsforskjeller.Denne typen dråper kan bare bruke lateral eksitasjonsmodus.