Fotonika mikro-nano terutama mempelajari hukum interaksi antara cahaya dan materi pada skala mikro dan nano serta aplikasinya dalam pembangkitan, transmisi, pengaturan, deteksi, dan penginderaan cahaya. Perangkat sub-panjang gelombang fotonika mikro-nano dapat secara efektif meningkatkan tingkat integrasi foton, dan diharapkan dapat mengintegrasikan perangkat fotonik ke dalam chip optik kecil seperti chip elektronik. Plasmonika permukaan nano adalah bidang baru fotonika mikro-nano, yang terutama mempelajari interaksi antara cahaya dan materi dalam nanostruktur logam. Bidang ini 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, merupakan dasar dari filter nano, multiplekser pembagian panjang gelombang, sakelar optik, laser, dan perangkat optik mikro-nano lainnya. Mikrokavitas optik membatasi cahaya ke wilayah yang sangat kecil dan sangat meningkatkan interaksi antara cahaya dan materi. Oleh karena itu, mikrokavitas optik dengan faktor kualitas tinggi merupakan cara penting untuk penginderaan dan deteksi sensitivitas tinggi.
rongga mikro WGM
Dalam beberapa tahun terakhir, mikrokavitas optik telah menarik banyak perhatian karena potensi aplikasinya yang besar dan signifikansi ilmiahnya. Mikrokavitas optik terutama terdiri dari mikrosfer, mikrokolom, mikroring, dan geometri lainnya. Ini adalah jenis resonator optik yang bergantung pada morfologi. Gelombang cahaya dalam mikrokavitas dipantulkan sepenuhnya pada antarmuka mikrokavitas, menghasilkan mode resonansi yang disebut mode galeri bisikan (whispering gallery mode/WGM). Dibandingkan dengan resonator optik lainnya, mikrokavitas memiliki karakteristik nilai Q tinggi (lebih besar dari 10⁶), volume mode rendah, ukuran kecil, dan integrasi yang mudah, dll., dan telah diterapkan pada penginderaan biokimia sensitivitas tinggi, laser ambang batas ultra-rendah, dan aksi nonlinier. Tujuan penelitian kami adalah untuk menemukan dan mempelajari karakteristik struktur dan morfologi mikrokavitas yang berbeda, dan untuk menerapkan karakteristik baru ini. Arah penelitian utama meliputi: penelitian karakteristik optik mikrokavitas WGM, penelitian fabrikasi mikrokavitas, penelitian aplikasi mikrokavitas, dll.
penginderaan biokimia rongga mikro WGM
Dalam percobaan ini, mode WGM orde tinggi empat M1 (GAMBAR 1(a)) digunakan untuk pengukuran penginderaan. Dibandingkan dengan mode orde rendah, sensitivitas mode orde tinggi meningkat secara signifikan (GAMBAR 1(b)).
Gambar 1. Mode resonansi (a) rongga mikrokapsuler dan sensitivitas indeks bias yang sesuai (b)
Filter optik yang dapat disetel dengan nilai Q tinggi
Pertama, rongga mikro silindris radial yang berubah perlahan ditarik keluar, dan kemudian penyetelan panjang gelombang dapat dicapai dengan menggerakkan posisi kopling secara mekanis berdasarkan prinsip ukuran bentuk karena panjang gelombang resonansi (Gambar 2 (a)). Kinerja penyetelan dan bandwidth penyaringan ditunjukkan pada Gambar 2 (b) dan (c). Selain itu, perangkat ini dapat mewujudkan penginderaan perpindahan optik dengan akurasi sub-nanometer.
Gambar 2. Diagram skematik filter optik yang dapat disetel (a), kinerja penyetelan (b) dan lebar pita filter (c)
Resonator tetes mikrofluida WGM
Pada chip mikrofluida, khususnya untuk tetesan dalam minyak (droplet in-oil), karena karakteristik tegangan permukaannya, untuk diameter puluhan atau bahkan ratusan mikron, tetesan tersebut akan tersuspensi dalam minyak, membentuk bola yang hampir sempurna. Melalui optimasi indeks bias, tetesan itu sendiri merupakan resonator bola sempurna dengan faktor kualitas lebih dari 108. Hal ini juga menghindari masalah penguapan dalam minyak. Untuk tetesan yang relatif besar, tetesan tersebut akan "menempel" pada dinding samping atas atau bawah karena perbedaan densitas. Jenis tetesan ini hanya dapat menggunakan mode eksitasi lateral.
Waktu posting: 23 Oktober 2023