Micro-nanofotonica studiază în principal legea interacțiunii dintre lumină și materie la scară micro și nano și aplicarea acesteia în generarea, transmiterea, reglarea, detectarea și detectarea luminii. Dispozitivele micro-nano fotonice cu sublungime de undă pot îmbunătăți în mod eficient gradul de integrare a fotonilor și este de așteptat să integreze dispozitive fotonice într-un cip optic mic, cum ar fi cipurile electronice. Nano-plasmonia de suprafață este un domeniu nou al micro-nanofotonicii, care studiază în principal interacțiunea dintre lumină și materie în nanostructurile metalice. Are caracteristicile dimensiunilor mici, vitezei mari și depășirii limitei tradiționale de difracție. Structura ghidului de undă cu nanoplasmă, care are caracteristici bune de îmbunătățire a câmpului local și de filtrare prin rezonanță, stă la baza nano-filtrului, multiplexorului de diviziune a lungimii de undă, comutatorului optic, laserului și altor dispozitive optice micro-nano. Microcavitățile optice limitează lumina în regiuni minuscule și îmbunătățesc foarte mult interacțiunea dintre lumină și materie. Prin urmare, microcavitatea optică cu factor de înaltă calitate este o modalitate importantă de detectare și detecție cu sensibilitate ridicată.
Microcavitatea WGM
În ultimii ani, microcavitatea optică a atras multă atenție datorită potențialului său mare de aplicare și semnificației științifice. Microcavitatea optică constă în principal din microsferă, microcoloană, microring și alte geometrii. Este un fel de rezonator optic dependent morfologic. Undele de lumină din microcavități sunt reflectate complet la interfața microcavității, rezultând un mod de rezonanță numit modul galerie șoaptă (WGM). În comparație cu alte rezonatoare optice, microrezonatoarele au caracteristicile unei valori Q ridicate (mai mare de 106), volum de mod redus, dimensiune mică și integrare ușoară etc. și au fost aplicate la detectarea biochimică de înaltă sensibilitate, laser cu prag ultra-jos și acțiune neliniară. Scopul nostru de cercetare este să găsim și să studiem caracteristicile diferitelor structuri și diferite morfologii ale microcavităților și să aplicăm aceste noi caracteristici. Principalele direcții de cercetare includ: cercetarea caracteristicilor optice ale microcavității WGM, cercetarea de fabricație a microcavității, cercetarea aplicativă a microcavității etc.
Detectarea biochimică a microcavității WGM
În experiment, modul WGM de ordin înalt de patru ordine M1 (FIG. 1(a)) a fost utilizat pentru măsurarea de detectare. Comparativ cu modul de ordin scăzut, sensibilitatea modului de ordin înalt a fost mult îmbunătățită (FIG. 1(b)).
Figura 1. Modul de rezonanță (a) al cavității microcapilare și sensibilitatea corespunzătoare a indicelui de refracție (b)
Filtru optic reglabil cu valoare Q mare
În primul rând, microcavitatea cilindrică radială care se schimbă lent este extrasă, iar apoi reglarea lungimii de undă poate fi realizată prin mișcarea mecanică a poziției de cuplare pe baza principiului dimensiunii formei de la lungimea de undă rezonantă (Figura 2 (a)). Performanța reglabilă și lățimea de bandă de filtrare sunt prezentate în Figura 2 (b) și (c). În plus, dispozitivul poate realiza detectarea deplasării optice cu precizie sub-nanometrică.
Figura 2. Diagrama schematică a filtrului optic reglabil (a), a performanței reglabile (b) și a lățimii de bandă a filtrului (c)
Rezonator de picături microfluidice WGM
în cip microfluidic, în special pentru picătura din ulei (droplet in-oil), datorită caracteristicilor tensiunii superficiale, pentru diametrul de zeci sau chiar sute de microni, aceasta va fi suspendată în ulei, formând un sferă perfectă. Prin optimizarea indicelui de refracție, picătura în sine este un rezonator sferic perfect cu un factor de calitate mai mare de 108. De asemenea, evită problema evaporării în ulei. Pentru picăturile relativ mari, acestea vor „așeza” pe pereții laterali superiori sau inferiori din cauza diferențelor de densitate. Acest tip de picătură poate folosi doar modul de excitare laterală.
Ora postării: Oct-23-2023