Mikro-nano-fotonik studerer hovedsageligt loven om interaktion mellem lys og stof i mikro- og nano-skala og dens anvendelse i let generering, transmission, regulering, påvisning og sensing. Mikro-nano-fotonik-subbølgelængde-enheder kan effektivt forbedre graden af fotonintegration, og det forventes at integrere fotoniske enheder i en lille optisk chip som elektroniske chips. Nano-overfladeplasmonik er et nyt felt af mikro-nano-fotonik, der hovedsageligt studerer interaktionen mellem lys og stof i metal nanostrukturer. Det har egenskaberne ved lille størrelse, høj hastighed og overvinde den traditionelle diffraktionsgrænse. Nanoplasma-Waveguide-struktur, der har god lokal feltforbedring og resonansfiltreringsegenskaber, er grundlaget for Nano-filter, bølgelængde-multiplexer, optisk switch, laser og andre mikro-nano-optiske enheder. Optiske mikrokaviteter begrænser lys til små regioner og forbedrer interaktionen mellem lys og stof i høj grad. Derfor er den optiske mikrokavitet med høj kvalitetsfaktor en vigtig måde at sensere og påvisning af høj følsomhed.
WGM Microcavity
I de senere år har optisk mikrokavitet tiltrukket sig meget opmærksomhed på grund af dets store anvendelsespotentiale og videnskabelig betydning. Den optiske mikrokavitet består hovedsageligt af mikrokfære, mikrokolumner, mikrorering og andre geometrier. Det er en slags morfologisk afhængig optisk resonator. Lette bølger i mikrokaviteter reflekteres fuldt ud ved mikrokavitetsgrænsefladen, hvilket resulterer i en resonanstilstand kaldet Whispering Gallery Mode (WGM). Sammenlignet med andre optiske resonatorer har mikroresonatorer egenskaberne ved høj Q-værdi (større end 106), lav tilstandsvolumen, lille størrelse og let integration osv., Og er blevet anvendt til biokemisk sensing med høj følsomhed, ultra-lav tærskellaser og ikke-lineær handling. Vores forskningsmål er at finde og undersøge egenskaberne ved forskellige strukturer og forskellige morfologier af mikrokaviteter og anvende disse nye egenskaber. De vigtigste forskningsretninger inkluderer: Optiske egenskaber Forskning af WGM -mikrokavitet, fremstilling af fremstilling af mikrokavitet, anvendelse af mikrokavitet osv.
WGM Microcavity Biochemical Sensing
I eksperimentet blev den fire-orden højordens WGM-tilstand M1 (fig. 1 (a)) anvendt til sensingmåling. Sammenlignet med lavordens tilstand blev følsomheden af højordens tilstand i høj grad forbedret (fig. 1 (b)).
Figur 1. Resonanstilstand (a) i mikrokapillærhulen og dets tilsvarende brydningsindeksfølsomhed (b)
Indstilleligt optisk filter med høj Q -værdi
Først trækkes den radiale, der langsomt ændrer cylindrisk mikrokavitet, og derefter kan bølgelængdeindstilling opnås ved mekanisk at bevæge koblingspositionen baseret på princippet om formstørrelse siden resonansbølgelængden (figur 2 (a)). Den indstillelige ydelse og filtreringsbåndbredde er vist i figur 2 (b) og (c). Derudover kan enheden realisere optisk forskydningssensing med sub-nanometernøjagtighed.
Figur 2. Skematisk diagram over indstilleligt optisk filter (a), indstillelig ydelse (b) og filterbåndbredde (c)
WGM Microfluidic Drop Resonator
I den mikrofluidiske chip, især til dråbe i olien (dråbe-in-olie), på grund af egenskaberne ved overfladespændingen, for diameteren af titusinder eller endda hundreder af mikron, vil den blive suspenderet i olien, hvilket danner en næsten perfekt kugle. Gennem optimering af brydningsindeks er selve dråbe en perfekt sfærisk resonator med en kvalitetsfaktor på mere end 108. Den undgår også problemet med fordampning i olien. For relativt store dråber vil de "sidde" på de øverste eller nedre sidevægge på grund af densitetsforskelle. Denne type dråbe kan kun bruge den laterale excitationstilstand.
Posttid: Okt-23-2023