Apa itu fotonik mikro-nano?

Fotonik mikro-nano terutama mempelajari hukum interaksi antara cahaya dan materi pada skala mikro dan nano dan penerapannya dalam pembangkitan cahaya, transmisi, regulasi, deteksi dan penginderaan.Perangkat sub-panjang gelombang fotonik mikro-nano dapat secara efektif meningkatkan tingkat 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 struktur nano logam.Ia memiliki karakteristik ukuran kecil, kecepatan tinggi dan mengatasi batas difraksi tradisional.Struktur pandu gelombang nanoplasma, yang memiliki peningkatan medan lokal dan karakteristik penyaringan resonansi yang baik, adalah dasar dari filter nano, multiplekser pembagian panjang gelombang, sakelar optik, laser, dan perangkat optik mikro-nano lainnya.Rongga mikro optik membatasi cahaya pada wilayah 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.

mikrokavitas WGM

Dalam beberapa tahun terakhir, rongga mikro optik telah menarik banyak perhatian karena potensi penerapannya yang besar dan signifikansi ilmiahnya.Mikrokavitas optik terutama terdiri dari mikrosfer, kolom mikro, cincin mikro, dan geometri lainnya.Ini adalah sejenis resonator optik yang bergantung pada morfologi.Gelombang cahaya dalam rongga mikro dipantulkan sepenuhnya pada antarmuka rongga mikro, menghasilkan mode resonansi yang disebut mode galeri berbisik (WGM).Dibandingkan dengan resonator optik lainnya, mikroresonator 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 menerapkan karakteristik baru ini.Arahan penelitian utama meliputi: penelitian karakteristik optik rongga mikro WGM, penelitian fabrikasi rongga mikro, penelitian penerapan rongga mikro, dll.

Penginderaan biokimia mikrokavitas WGM

Dalam percobaan, mode WGM empat orde tinggi M1 (Gbr. 1(a)) digunakan untuk pengukuran penginderaan.Dibandingkan dengan mode tingkat rendah, sensitivitas mode tingkat tinggi jauh lebih baik (Gbr. 1(b)).

Gambar 1. Mode resonansi (a) rongga mikrokapiler dan sensitivitas indeks biasnya (b)

Filter optik merdu dengan nilai Q tinggi

Pertama, mikrocavity silinder yang berubah secara perlahan secara radial 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 merdu 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 merdu (a), kinerja merdu (b) dan bandwidth filter (c)

Resonator jatuh mikrofluida WGM

pada chip mikrofluida, khusus untuk tetesan dalam minyak (droplet in-oil), karena sifat tegangan permukaannya, untuk diameter puluhan bahkan ratusan mikron akan tersuspensi dalam minyak sehingga membentuk hampir bola sempurna.Melalui optimalisasi indeks bias, tetesan itu sendiri merupakan resonator bola sempurna dengan faktor kualitas lebih dari 108. Hal ini juga menghindari masalah penguapan pada minyak.Untuk tetesan yang relatif besar, mereka akan “duduk” di dinding sisi atas atau bawah karena perbedaan kepadatan.Tetesan jenis ini hanya dapat menggunakan mode eksitasi lateral.