Mikro-nanofotoniikka tutkii pääasiassa valon ja aineen välistä vuorovaikutuslakia mikro- ja nano-asteikolla ja sen käyttöä valon muodostumisessa, siirtymisessä, säätelyssä, havaitsemisessa ja tunnistuksessa. Mikro-nanofotonian alaläidenpituuslaitteet voivat tehokkaasti parantaa fotoni-integroinnin astetta, ja sen odotetaan integroivan fotoniset laitteet pieneen optiseen siruun, kuten elektronisiin siruihin. Nanopinta-plasmonikat ovat uusi mikro-nanofotonian kenttä, joka tutkii pääasiassa valon ja aineen välistä vuorovaikutusta metallin nanorakenteissa. Sillä on pienikokoisia, suuria nopeuksia ja perinteisen diffraktiorajan ylittämistä. Nanoplasma-waveguide-rakenne, jolla on hyvät paikalliset kenttäparannus- ja resonanssin suodatusominaisuudet, on nanonsuodatus-, aallonpituusjakautumisen, optisen kytkimen, laser- ja muiden mikro-nano-optisten laitteiden perusta. Optiset mikrohuomat rajoittavat valon pieniin alueisiin ja parantavat huomattavasti valon ja aineen välistä vuorovaikutusta. Siksi optinen mikrokavitus korkealaatuisella tekijällä on tärkeä tapa korkean herkkyyden tunnistamiseen ja havaitsemiseen.
WGM -mikrokavitus
Viime vuosina optinen mikrokavitus on herättänyt paljon huomiota sen suuren käyttöpotentiaalin ja tieteellisen merkityksen vuoksi. Optinen mikrokavitus koostuu pääasiassa mikrofääristä, mikropolun, mikroroinnista ja muista geometrioista. Se on eräänlainen morfologinen riippuvainen optinen resonaattori. Mikrokappaleiden valon aallot heijastuvat täysin mikrokavitusrajapinnassa, mikä johtaa resonanssitilaan, nimeltään Whispering Gallery Mode (WGM). Muihin optisiin resonaattoreihin verrattuna mikroresonaattoreilla on korkea Q-arvo (yli 106), pienen tilan tilavuuden, pienen koon ja helpon integroinnin jne. Ominaisuudet, ja niitä on sovellettu suuren herkkyyden biokemialliseen tunnistukseen, erittäin vähäiseen kynnyslaseriin ja epälineaariseen toimintaan. Tutkimustavoitteemme on löytää ja tutkia mikrohuolteiden eri rakenteiden ja erilaisten morfologioiden ominaisuuksia sekä soveltaa näitä uusia ominaisuuksia. Tärkeimmät tutkimussuunnat sisältävät: WGM -mikrokavitaation optiset ominaisuudet, mikrokaviteetin valmistustutkimus, mikrokavitaation sovellustutkimus jne.
WGM -mikrokavitaation biokemiallinen anturi
Kokeessa käytettiin neljän asteen korkean kertaluvun WGM-tilaa M1 (kuva 1 (a)) mittaamiseen. Verrattuna matalan asteen tilaan, korkean asteen tilan herkkyys parani huomattavasti (kuva 1 (b)).
Kuva 1. Mikrokapillaarisen ontelon ja sen vastaavan taitekerroksen herkkyys (b) resonanssitila (a) (b)
Viritettävä optinen suodatin, jolla on korkea Q -arvo
Ensinnäkin säteittäinen hitaasti muuttuva lieriömäinen mikrokavivuus vedetään ulos, ja sitten aallonpituuden viritys voidaan saavuttaa siirtämällä mekaanisesti kytkentäasento muodon koon periaatteen perusteella, koska resonanssien aallonpituus (kuva 2 (a)). Viritettävä suorituskyky ja suodatus kaistanleveys on esitetty kuvassa 2 (b) ja (c). Lisäksi laite voi toteuttaa optisen siirtymän tunnistuksen nanometrin tarkkuudella.
Kuva 2. Kaavio viritettävän optisen suodattimen (a), viritettävän suorituskyvyn (b) ja suodattimen kaistanleveyden (c)
WGM -mikrofluidinen pudotusresonaattori
Mikrofluidisirulla, etenkin öljyn pisaroiden (pisaran sisällä), pintajännityksen ominaisuuksien vuoksi kymmenien tai jopa satojen mikronin halkaisijalle se ripustetaan öljyyn, muodostaen melkein täydellisen pallon. Taistekerroksen optimoinnin avulla pisara itsessään on täydellinen pallomainen resonaattori, jonka laatukerroin on yli 108. Se välttää myös öljyn haihtumisongelman. Suhteellisen suurille pisaroille ne “istuvat” ylä- tai alaheinämissä tiheyserojen vuoksi. Tämäntyyppinen pisara voi käyttää vain sivuttaista viritystilaa.
Viestin aika: Lokakuu-23-2023