Què és la fotònica micro-nano?

Micro-Nano Photonics estudia principalment la llei d’interacció entre llum i matèria a escala micro i nano i la seva aplicació en generació de llum, transmissió, regulació, detecció i detecció. Els dispositius de longitud d’ona de Micro-Nano Photonics poden millorar eficaçment el grau d’integració de fotons i s’espera que integri dispositius fotònics en un xip òptic petit com xips electrònics. La nano-superfície plasmonica és un nou camp de la fotònica micro-nano, que estudia principalment la interacció entre llum i matèria en nanoestructures metàl·liques. Té les característiques de la mida petita, la velocitat alta i la superació del límit de difracció tradicional. L’estructura de nanoplasma-waveGuide, que té una bona millora de campions de camp i característiques de filtratge de ressonància, és la base de Nano-filter, multiplexor de divisió de longitud d’ona, commutador òptic, làser i altres dispositius òptics micro-nano. Les microcavitats òptiques confinen la llum a les regions minúscules i milloren molt la interacció entre la llum i la matèria. Per tant, la microcavitat òptica amb un factor d’alta qualitat és una forma important de detecció i detecció d’alta sensibilitat.

Microcavitat WGM

En els darrers anys, la microcavitat òptica ha cridat molta atenció pel seu gran potencial d’aplicació i la seva importància científica. La microcavitat òptica consisteix principalment en microsfera, microcolumn, microring i altres geometries. És una mena de ressonador òptic dependent morfològic. Les ones lleugeres de les microcavitats es reflecteixen completament a la interfície de microcavitat, donant lloc a un mode de ressonància anomenat Mode de la galeria Whispering (WGM). En comparació amb altres ressonadors òptics, els microresonadors tenen les característiques de valor q alt (superior a 106), volum de mode baix, mida petita i integració fàcil, etc., i s’han aplicat a una detecció bioquímica d’alta sensibilitat, làser de llindar ultra-baix i accions no lineals. El nostre objectiu de recerca és trobar i estudiar les característiques de diferents estructures i diferents morfologies de microcavitats i aplicar aquestes noves característiques. Les principals direccions de recerca inclouen: Recerca de característiques òptiques de la microcavitat de WGM, investigació de fabricació de microcavitat, investigació d’aplicacions de microcavitat, etc.

WGM Microcavitat Sensació bioquímica

A l'experiment, es va utilitzar el mode WGM de quatre ordres d'ordre de quatre ordres (Fig. 1 (a)) per a la mesura de detecció. En comparació amb el mode d’ordre baix, es va millorar molt la sensibilitat del mode d’alt ordre (Fig. 1 (b)).

Figura 1. Mode de ressonància (a) de la cavitat microcapil·lar i la seva corresponent sensibilitat a l’índex de refracció (B)

Filtre òptic ajustable amb un valor Q elevat

Primer, es treu la microcavitat cilíndrica que canvia lentament i, a continuació, es pot aconseguir la sintonia de longitud d’ona movent mecànicament la posició d’acoblament basada en el principi de la mida de la forma ja que la longitud d’ona ressonant (figura 2 (a)). El rendiment ajustable i l'amplada de banda de filtratge es mostren a la figura 2 (b) i (c). A més, el dispositiu pot realitzar una detecció de desplaçament òptic amb precisió del sub-nanòmetre.

Figura 2. Diagrama esquemàtic del filtre òptic ajustable (A), rendiment ajustable (B) i amplada de banda de filtre (C)

Resonador de caiguda microfluídica WGM

Al xip microfluídic, especialment per a la goteta de l’oli (gotes a l’oli), a causa de les característiques de la tensió superficial, pel diàmetre de desenes o fins i tot centenars de micres, es suspendrà a l’oli, formant una esfera gairebé perfecta. Mitjançant l’optimització de l’índex de refracció, la gota en si és un ressonador esfèric perfecte amb un factor de qualitat de més de 108. També evita el problema d’evaporació en l’oli. Per a gotetes relativament grans, s’asseuran a les parets laterals superiors o inferiors a causa de les diferències de densitat. Aquest tipus de gotes només pot utilitzar el mode d’excitació lateral.