Que é a micro-nanofotónica?

A micro-nanofotónica estuda principalmente a lei da interacción entre a luz e a materia a escala micro e nano e a súa aplicación na xeración, transmisión, regulación, detección e detección de luz. Os dispositivos micro-nanofotónicos de sublongitude de onda poden mellorar de forma efectiva o grao de integración de fotóns, e espérase que integren dispositivos fotónicos nun pequeno chip óptico como os chips electrónicos. A plasmónica nanosuperficial é un novo campo da micronanofotónica, que estuda principalmente a interacción entre a luz e a materia nas nanoestruturas metálicas. Ten as características de tamaño pequeno, alta velocidade e superación do límite de difracción tradicional. A estrutura da guía de ondas de nanoplasma, que ten boas características de mellora do campo local e filtrado de resonancia, é a base do nanofiltro, do multiplexor de división de lonxitude de onda, do interruptor óptico, do láser e doutros dispositivos ópticos micro-nano. As microcavidades ópticas confinan a luz a pequenas rexións e melloran moito a interacción entre a luz e a materia. Polo tanto, a microcavidade óptica con factor de alta calidade é unha forma importante de detección e detección de alta sensibilidade.

Microcavidade WGM

Nos últimos anos, a microcavidade óptica chamou moita atención debido ao seu gran potencial de aplicación e importancia científica. A microcavidade óptica está formada principalmente por microesferas, microcolumnas, microrings e outras xeometrías. É unha especie de resonador óptico morfolóxico dependente. As ondas de luz nas microcavidades reflíctense totalmente na interface da microcavidade, o que resulta nun modo de resonancia chamado modo de galería de susurros (WGM). En comparación con outros resonadores ópticos, os microresonadores teñen as características de alto valor Q (maior de 106), volume de modo baixo, tamaño pequeno e fácil integración, etc., e aplicáronse a detección bioquímica de alta sensibilidade, láser de limiar ultra baixo e acción non lineal. O noso obxectivo de investigación é atopar e estudar as características de diferentes estruturas e diferentes morfoloxías de microcavidades, e aplicar estas novas características. As principais direccións de investigación inclúen: investigación de características ópticas da microcavidade WGM, investigación de fabricación de microcavidade, investigación de aplicacións da microcavidade, etc.

Detección bioquímica de microcavidades WGM

No experimento, utilizouse o modo WGM de orde superior de catro ordes M1 (FIG. 1(a)) para medir a detección. En comparación co modo de orde baixa, a sensibilidade do modo de orde superior mellorou moito (FIG. 1(b)).

Figura 1. Modo de resonancia (a) da cavidade microcapilar e a súa correspondente sensibilidade do índice de refracción (b)

Filtro óptico sintonizable con alto valor Q

En primeiro lugar, sácase a microcavidade cilíndrica que cambia lentamente e, a continuación, pódese conseguir a sintonía da lonxitude de onda movendo mecánicamente a posición de acoplamento baseándose no principio do tamaño da forma desde a lonxitude de onda resonante (Figura 2 (a)). O rendemento axustable e o ancho de banda de filtrado móstranse na Figura 2 (b) e (c). Ademais, o dispositivo pode realizar detección de desprazamento óptico con precisión subnanométrica.

Figura 2. Diagrama esquemático do filtro óptico sintonizable (a), o rendemento sintonizable (b) e o ancho de banda do filtro (c)

Resonador de gotas microfluídicas WGM

no chip microfluídico, especialmente para a gota no aceite (gota no aceite), debido ás características da tensión superficial, para o diámetro de decenas ou mesmo centos de micras, estará suspendido no aceite, formando un esfera perfecta. A través da optimización do índice de refracción, a propia pinga é un resonador esférico perfecto cun factor de calidade superior a 108. Tamén evita o problema da evaporación no aceite. Para as gotículas relativamente grandes, "sentaranse" nas paredes laterais superiores ou inferiores debido ás diferenzas de densidade. Este tipo de gotas só pode usar o modo de excitación lateral.