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. Plasmonika permukaan nano merupakan bidang baru fotonik mikro-nano, yang terutama mempelajari interaksi antara cahaya dan materi dalam nanostruktur logam. Plasmonika ini memiliki karakteristik ukuran kecil, kecepatan tinggi, dan mampu mengatasi batas difraksi tradisional. Struktur pandu gelombang nanoplasma, yang memiliki peningkatan medan lokal dan karakteristik penyaringan resonansi yang baik, merupakan dasar dari nanofilter, multiplekser pembagian panjang gelombang, sakelar optik, laser, dan perangkat optik mikro-nano lainnya. Rongga mikro optik membatasi cahaya pada area 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 dengan sensitivitas tinggi.
Mikrorongga 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 mikrosfer, mikrokolom, mikrocincin, dan geometri lainnya. Ini adalah jenis resonator optik yang bergantung pada morfologi. Gelombang cahaya dalam rongga mikro dipantulkan sepenuhnya pada antarmuka rongga mikro, menghasilkan mode resonansi yang disebut mode galeri bisikan (WGM). Dibandingkan dengan resonator optik lainnya, mikroresonator memiliki karakteristik nilai Q yang tinggi (lebih besar dari 106), volume mode rendah, ukuran kecil, 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 berbagai struktur dan morfologi rongga mikro, serta 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, kemudian penyetelan panjang gelombang dapat dicapai dengan menggerakkan posisi kopling secara mekanis berdasarkan prinsip ukuran bentuk sejak panjang gelombang resonansi (Gambar 2 (a)). Performa 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 skema filter optik yang dapat disetel (a), kinerja yang dapat disetel (b) dan lebar pita filter (c)
Resonator tetes mikrofluida WGM
Pada chip mikrofluida, terutama 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 optimalisasi 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" di dinding samping atas atau bawah karena perbedaan densitas. Jenis tetesan ini hanya dapat menggunakan mode eksitasi lateral.
Waktu posting: 23-Okt-2023