Mikro-nano fotonik studerer primært loven om vekselvirkning mellem lys og stof på mikro- og nanoskala og dens anvendelse i lysgenerering, transmission, regulering, detektion og registrering. Mikro-nano fotonik-subbølgelængdeenheder kan effektivt forbedre graden af fotonintegration, og det forventes at integrere fotoniske enheder i en lille optisk chip som elektroniske chips. Nanooverfladeplasmonik er et nyt felt inden for mikro-nano fotonik, der primært studerer interaktionen mellem lys og stof i metalnanostrukturer. Det har karakteristika som lille størrelse, høj hastighed og overvindelse af den traditionelle diffraktionsgrænse. Nanoplasma-bølgelederstrukturen, som har gode lokale feltforbedrings- og resonansfiltreringsegenskaber, er grundlaget for nanofiltre, bølgelængdedelingsmultipleksere, optiske switche, lasere og andre mikro-nano optiske enheder. Optiske mikrohulrum begrænser lys til små områder og forbedrer i høj grad interaktionen mellem lys og stof. Derfor er det optiske mikrohulrum med høj kvalitetsfaktor en vigtig måde at registrere og detektion med høj følsomhed.
WGM-mikrohulrum
I de senere år har optisk mikrokavitet tiltrukket sig stor opmærksomhed på grund af dens store anvendelsespotentiale og videnskabelige betydning. Den optiske mikrokavitet består hovedsageligt af mikrosfærer, mikrosøjler, mikroringer og andre geometrier. Det er en slags morfologisk afhængig optisk resonator. Lysbølger i mikrokaviteter reflekteres fuldt ud ved mikrokavitetsgrænsefladen, hvilket resulterer i en resonanstilstand kaldet hviskende gallery-tilstand (WGM). Sammenlignet med andre optiske resonatorer har mikroresonatorer karakteristika som høj Q-værdi (større end 106), lavt modevolumen, lille størrelse og nem integration osv., og er blevet anvendt til højfølsom biokemisk registrering, ultra-lav tærskel laser og ikke-lineær handling. Vores forskningsmål er at finde og studere karakteristikaene for forskellige strukturer og forskellige morfologier af mikrokaviteter og at anvende disse nye karakteristika. De vigtigste forskningsretninger omfatter: forskning i optiske karakteristika for WGM-mikrokavitet, fabrikationsforskning af mikrokavitet, anvendelsesforskning af mikrokavitet osv.
WGM mikrokavitets biokemisk sensing
I eksperimentet blev den fireordens højordens WGM-tilstand M1 (FIG. 1(a)) anvendt til sensormåling. Sammenlignet med lavordenstilstanden blev følsomheden af højordenstilstanden betydeligt forbedret (FIG. 1(b)).
Figur 1. Resonanstilstand (a) for mikrokapillærhulrummet og dets tilsvarende brydningsindeksfølsomhed (b)
Justerbart optisk filter med høj Q-værdi
Først trækkes det radialt langsomt skiftende cylindriske mikrohulrum ud, og derefter kan bølgelængdejusteringen opnås ved mekanisk at flytte koblingspositionen baseret på princippet om formstørrelse siden resonansbølgelængden (Figur 2 (a)). Den justerbare ydeevne og filtreringsbåndbredden er vist i Figur 2 (b) og (c). Derudover kan enheden realisere optisk forskydningsregistrering med subnanometernøjagtighed.
Figur 2. Skematisk diagram over justerbart optisk filter (a), justerbar ydeevne (b) og filterbåndbredde (c)
WGM mikrofluidisk dråberesonator
I den mikrofluidiske chip, især for dråben i olien (dråbe i olie), vil den på grund af overfladespændingens egenskaber ved en diameter på ti eller endda hundredvis af mikrometer blive suspenderet i olien og danne en næsten perfekt kugle. Gennem optimering af brydningsindekset er selve dråben en perfekt sfærisk resonator med en kvalitetsfaktor på mere end 108. Det undgår også problemet med fordampning i olien. For relativt store dråber vil de "sidde" på de øvre eller nedre sidevægge på grund af densitetsforskelle. Denne type dråbe kan kun bruge den laterale excitationstilstand.
Opslagstidspunkt: 23. oktober 2023