Fotonik mikro-nano terutama mempelajari hukum interaksi antara cahaya dan materi pada skala mikro dan nano serta penerapannya dalam pembangkitan, transmisi, regulasi, deteksi, dan penginderaan cahaya. Perangkat sub-panjang gelombang fotonik mikro-nano dapat secara efektif meningkatkan derajat integrasi foton, dan diharapkan dapat mengintegrasikan perangkat fotonik ke dalam chip optik kecil seperti chip elektronik. Plasmonik permukaan nano adalah bidang baru fotonik mikro-nano, yang terutama mempelajari interaksi antara cahaya dan materi dalam nanostruktur logam. Ia memiliki karakteristik ukuran kecil, kecepatan tinggi, dan mengatasi batas difraksi tradisional. Struktur pandu gelombang nanoplasma, yang memiliki peningkatan medan lokal yang baik dan karakteristik penyaringan resonansi, adalah dasar dari nano-filter, multiplexer pembagian panjang gelombang, sakelar optik, laser, dan perangkat optik mikro-nano lainnya. Rongga mikro optik membatasi cahaya ke wilayah yang sangat kecil dan sangat meningkatkan interaksi antara cahaya dan materi. Oleh karena itu, rongga mikro optik dengan faktor kualitas tinggi merupakan cara penting untuk penginderaan dan deteksi sensitivitas tinggi.
rongga mikro WGM
Dalam beberapa tahun terakhir, rongga mikro optik telah menarik banyak perhatian karena potensi aplikasinya yang besar dan signifikansi ilmiahnya. Rongga mikro optik terutama terdiri dari bola mikro, kolom mikro, cincin mikro, dan geometri lainnya. Ini adalah jenis resonator optik yang bergantung pada morfologi. Gelombang cahaya dalam rongga mikro dipantulkan sepenuhnya di antarmuka rongga mikro, menghasilkan mode resonansi yang disebut mode galeri bisikan (WGM). Dibandingkan dengan resonator optik lainnya, resonator mikro memiliki karakteristik nilai Q tinggi (lebih besar dari 106), volume mode rendah, ukuran kecil dan integrasi mudah, dll., dan telah diterapkan pada penginderaan biokimia sensitivitas tinggi, laser ambang batas sangat rendah, dan tindakan nonlinier. Tujuan penelitian kami adalah untuk menemukan dan mempelajari karakteristik berbagai struktur dan morfologi rongga mikro yang berbeda, dan untuk menerapkan karakteristik baru ini. Arah penelitian utama meliputi: penelitian karakteristik optik rongga mikro WGM, penelitian fabrikasi rongga mikro, penelitian aplikasi rongga mikro, dll.
Penginderaan biokimia rongga mikro WGM
Dalam percobaan ini, mode WGM orde tinggi empat M1 (Gbr. 1(a)) digunakan untuk pengukuran penginderaan. Dibandingkan dengan mode orde rendah, sensitivitas mode orde tinggi jauh lebih baik (Gbr. 1(b)).
Gambar 1. Mode resonansi (a) rongga mikrokapiler dan sensitivitas indeks biasnya (b)
Filter optik yang dapat disetel dengan nilai Q tinggi
Pertama, rongga mikro silinder radial yang berubah perlahan ditarik keluar, dan kemudian penyetelan panjang gelombang dapat dicapai dengan menggerakkan posisi kopling secara mekanis berdasarkan prinsip ukuran bentuk sejak panjang gelombang resonansi (Gambar 2 (a)). Kinerja yang dapat disetel dan lebar pita penyaringan ditunjukkan pada Gambar 2 (b) dan (c). Selain itu, perangkat dapat mewujudkan penginderaan perpindahan optik dengan akurasi sub-nanometer.
Gambar 2. Diagram skema filter optik yang dapat disetel (a), kinerja yang dapat disetel (b) dan lebar pita filter (c)
Resonator tetes mikrofluida WGM
dalam chip mikrofluida, terutama untuk tetesan dalam minyak (droplet in-oil), karena karakteristik tegangan permukaan, untuk diameter puluhan atau bahkan ratusan mikron, ia akan tersuspensi dalam minyak, membentuk bola yang hampir sempurna. Melalui optimalisasi indeks bias, tetesan itu sendiri adalah resonator bola sempurna dengan faktor kualitas lebih dari 108. Ini juga menghindari masalah penguapan dalam minyak. Untuk tetesan yang relatif besar, mereka akan "duduk" di dinding sisi atas atau bawah karena perbedaan kepadatan. Jenis tetesan ini hanya dapat menggunakan mode eksitasi lateral.
Waktu posting: 23-Okt-2023