Ano ang Micro-Nano Photonics?

Pangunahing pinag-aaralan ng Micro-Nano Photonics ang batas ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng ilaw at bagay sa scale ng micro at nano at ang aplikasyon nito sa magaan na henerasyon, paghahatid, regulasyon, pagtuklas at pandama. Ang mga aparato ng Micro-Nano Photonics sub-haba ng haba ay maaaring epektibong mapabuti ang antas ng pagsasama ng photon, at inaasahan na isama ang mga aparato ng photonic sa isang maliit na optical chip tulad ng mga electronic chips. Ang Nano-Surface Plasmonics ay isang bagong larangan ng micro-nano photonics, na higit sa lahat ay pinag-aaralan ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng ilaw at bagay sa mga metal nanostructure. Mayroon itong mga katangian ng maliit na sukat, mataas na bilis at pagtagumpayan ang tradisyonal na limitasyon ng pagkakaiba -iba. Ang istraktura ng nanoplasma-waveguide, na may mahusay na lokal na pagpapahusay ng patlang at mga katangian ng pag-filter ng resonance, ay ang batayan ng nano-filter, wavelength division multiplexer, optical switch, laser at iba pang mga micro-nano optical na aparato. Ang mga optical microcavities ay nakakulong ng ilaw sa maliliit na rehiyon at lubos na mapahusay ang pakikipag -ugnayan sa pagitan ng ilaw at bagay. Samakatuwid, ang optical microcavity na may mataas na kalidad na kadahilanan ay isang mahalagang paraan ng mataas na sensitivity sensing at pagtuklas.

WGM Microcavity

Sa mga nagdaang taon, ang optical microcavity ay nakakaakit ng maraming pansin dahil sa mahusay na potensyal ng aplikasyon at kahalagahan ng pang -agham. Ang optical microcavity ay pangunahing binubuo ng microsphere, microcolumn, microring at iba pang mga geometry. Ito ay isang uri ng morphologic depend optical resonator. Ang mga light waves sa microcavities ay ganap na makikita sa interface ng microcavity, na nagreresulta sa isang mode ng resonance na tinatawag na whispering gallery mode (WGM). Kung ikukumpara sa iba pang mga optical resonator, ang mga microresonator ay may mga katangian ng mataas na halaga ng Q (mas malaki kaysa sa 106), mababang dami ng mode, maliit na sukat at madaling pagsasama, atbp, at inilapat sa high-sensitivity biochemical sensing, ultra-low threshold laser at nonlinear action. Ang aming layunin sa pananaliksik ay upang mahanap at pag -aralan ang mga katangian ng iba't ibang mga istraktura at iba't ibang mga morpolohiya ng mga microcavities, at ilapat ang mga bagong katangian. Ang pangunahing direksyon ng pananaliksik ay kinabibilangan ng: Optical Characteristic Research ng WGM Microcavity, Research Research of Microcavity, Application Research of Microcavity, atbp.

WGM Microcavity Biochemical Sensing

Sa eksperimento, ang apat na order na high-order na WGM mode M1 (Fig. 1 (a)) ay ginamit para sa pagsukat ng sensing. Kung ikukumpara sa mode na low-order, ang sensitivity ng high-order mode ay lubos na napabuti (Larawan 1 (b)).

Larawan 1. Resonance Mode (A) ng Microcapillary Cavity at ang kaukulang Refractive Index Sensitivity (B)

Tunable optical filter na may mataas na halaga ng Q.

Una, ang radial na dahan -dahang nagbabago ng cylindrical microcavity ay nakuha, at pagkatapos ay ang haba ng haba ng haba ay maaaring makamit sa pamamagitan ng mekanikal na paglipat ng posisyon ng pagkabit batay sa prinsipyo ng laki ng hugis dahil ang resonant na haba ng haba (Larawan 2 (a)). Ang nakatutuwang pagganap at pag -filter ng bandwidth ay ipinapakita sa Figure 2 (b) at (c). Bilang karagdagan, ang aparato ay maaaring mapagtanto ang optical displacement sensing na may katumpakan ng sub-nanometer.

Larawan 2. Schematic Diagram ng Tunable Optical Filter (A), Tunable Performance (B) at Filter Bandwidth (C)

WGM Microfluidic Drop Resonator

Sa microfluidic chip, lalo na para sa droplet sa langis (droplet in-oil), dahil sa mga katangian ng pag-igting sa ibabaw, para sa diameter ng sampu-sampung o kahit na daan-daang mga microns, suspindihin ito sa langis, na bumubuo ng isang halos perpektong globo. Sa pamamagitan ng pag -optimize ng refractive index, ang droplet mismo ay isang perpektong spherical resonator na may isang kalidad na kadahilanan na higit sa 108. Iniiwasan din nito ang problema ng pagsingaw sa langis. Para sa medyo malalaking patak, sila ay "umupo" sa itaas o ibabang mga dingding dahil sa mga pagkakaiba sa density. Ang ganitong uri ng droplet ay maaari lamang gumamit ng lateral excitation mode.