Apa itu fotonik mikro-nano?

Mikro-Nano Photonics terutama mempelajari hukum interaksi antara cahaya dan materi pada skala mikro dan nano dan penerapannya dalam generasi cahaya, transmisi, regulasi, deteksi dan penginderaan. Perangkat sub-gelombang mikro-nano fotonik dapat secara efektif meningkatkan tingkat integrasi foton, dan diharapkan untuk mengintegrasikan perangkat fotonik ke dalam chip optik kecil seperti chip elektronik. Plasmonics Nano-Surface adalah bidang baru fotonik mikro-nano, yang terutama mempelajari interaksi antara cahaya dan materi dalam struktur nano logam. Ini memiliki karakteristik ukuran kecil, kecepatan tinggi dan mengatasi batas difraksi tradisional. Struktur Nanoplasma-Waveguide, yang memiliki peningkatan bidang peningkatan bidang lokal yang baik dan karakteristik penyaringan resonansi, adalah dasar dari nano-filter, multiplexer divisi panjang gelombang, sakelar optik, laser dan perangkat optik mikro-nano lainnya. Mikrokavitas optik membatasi cahaya ke daerah kecil dan sangat meningkatkan interaksi antara cahaya dan materi. Oleh karena itu, mikrokavitas optik dengan faktor kualitas tinggi adalah cara penting penginderaan dan deteksi sensitivitas tinggi.

WGM Microcavity

Dalam beberapa tahun terakhir, mikrokavitas optik telah menarik banyak perhatian karena potensi penerapannya yang hebat dan signifikansi ilmiah. Mikrokavitas optik terutama terdiri dari microsphere, mikrokolom, microring dan geometri lainnya. Ini adalah semacam resonator optik yang bergantung pada morfologis. Gelombang cahaya dalam mikrokavitas sepenuhnya tercermin pada antarmuka mikrokavitas, menghasilkan mode resonansi yang disebut Whispering Gallery Mode (WGM). Dibandingkan dengan resonator optik lainnya, microresonator 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 nonlinear. Tujuan penelitian kami adalah untuk menemukan dan mempelajari karakteristik struktur yang berbeda dan morfologi mikrokavitas yang berbeda, dan untuk menerapkan karakteristik baru ini. Arah penelitian utama meliputi: penelitian karakteristik optik tentang mikrokavitas mikro WGM, penelitian fabrikasi mikrokavitas, penelitian aplikasi mikrokavitas, dll.

Penginderaan biokimia mikrokimia WGM

Dalam percobaan, mode WGM orde tinggi empat orde (Gbr. 1 (a)) digunakan untuk merasakan pengukuran. Dibandingkan dengan mode orde rendah, sensitivitas mode orde tinggi sangat ditingkatkan (Gbr. 1 (b)).

Gambar 1. Mode resonansi (a) dari rongga mikrokapiler dan sensitivitas indeks bias yang sesuai (b)

Filter optik merdu dengan nilai q tinggi

Pertama, radial yang perlahan -lahan mengubah mikrokavitas silinder ditarik keluar, dan kemudian tuning panjang gelombang dapat dicapai dengan memindahkan posisi kopling secara mekanis berdasarkan prinsip ukuran bentuk karena panjang gelombang resonansi (Gambar 2 (a)). Bandwidth kinerja dan penyaringan yang dapat ditunjukkan ditunjukkan pada Gambar 2 (b) dan (c). Selain itu, perangkat dapat mewujudkan penginderaan perpindahan optik dengan akurasi sub-nanometer.

Gambar 2. Diagram skematik dari filter optik yang dapat disunting (A), kinerja tunable (b) dan bandwidth filter (C)

Resonator drop mikrofluida WGM

Dalam chip mikrofluida, terutama untuk tetesan dalam minyak (in-oil tetesan), karena karakteristik tegangan permukaan, untuk diameter puluhan atau bahkan ratusan mikron, itu akan ditangguhkan dalam minyak, membentuk bola yang hampir sempurna. Melalui optimalisasi indeks bias, tetesan itu sendiri adalah resonator bola yang 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.