Que é Micro-Nano Fotonics?

Micro-Nano Fotonics estuda principalmente a lei de interacción entre luz e materia a escala micro e nano e a súa aplicación en xeración de luz, transmisión, regulación, detección e detección. Os dispositivos de lonxitude de sub-onda de Micro-Nano Photonics poden mellorar eficazmente o grao de integración de fotóns e espérase que integre dispositivos fotónicos nun pequeno chip óptico como chips electrónicos. Nano-Surface Plasmonics é un novo campo de fotónica micro-nano, que estuda principalmente a interacción entre luz e materia en nanoestruturas metálicas. Ten as características de pequeno tamaño, alta velocidade e superación do límite de difracción tradicional. A estrutura de onda nanoplasma, que ten boas características de filtrado de campo local e de resonancia, é a base de nano-filtro, multiplexor de división de lonxitude de onda, interruptor óptico, láser e outros dispositivos ópticos micro-nano. As microcavidades ópticas limitan a luz ás pequenas rexións e aumentan moito a interacción entre a luz e a materia. Polo tanto, a microcavidade óptica cun factor de alta calidade é un xeito 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 consiste principalmente en microsfera, microcolumna, microring e outras xeometrías. É unha especie de resonador óptico dependente morfolóxico. As ondas lixeiras nas microcavidades reflíctense completamente na interface de microcavidade, dando lugar a un modo de resonancia chamado Whispering Gallery Mode (WGM). En comparación con outros resonadores ópticos, os microresonadores teñen as características do alto valor Q (superior a 106), o baixo volume de modo, o pequeno tamaño e a integración fácil, etc., e aplicáronse a sensibilidade bioquímica de alta sensibilidade, un limiar ultra-baixo e unha acción non lininea. 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 de microcavidade, etc.

Sensación bioquímica de microcavidade WGM

No experimento, usouse o modo WGM M1 (Fig. 1 (a)) de catro orde (Fig. 1 (a)) para a medición de detección. En comparación co modo de orde baixa, mellorouse moito a sensibilidade do modo de alta orde (Fig. 1 (b)).

Figura 1. Modo de resonancia (A) da cavidade microcapilar e a súa correspondente sensibilidade ao índice de refracción (B)

Filtro óptico axustable con alto valor q

En primeiro lugar, tírase a microcavidade cilíndrica radial que cambia lentamente e, a continuación, pódese conseguir a afinación da lonxitude de onda movendo mecánicamente a posición de acoplamiento en función do principio do tamaño da forma desde a lonxitude de onda resoante (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 unha detección de desprazamento óptico con precisión do subnanómetro.

Figura 2. Diagrama esquemático do filtro óptico axustable (A), rendemento axustable (B) e ancho de banda de filtro (C)

Resonador de caída microfluídica WGM

No chip microfluídico, especialmente para a gota do aceite (pingas en aceite), debido ás características da tensión superficial, para o diámetro de decenas ou incluso centos de micras, suspenderase no aceite, formando unha esfera case perfecta. A través da optimización do índice de refracción, a gota en si é un resonador esférico perfecto cun factor de calidade superior a 108. Tamén evita o problema da evaporación no petróleo. Para pingas relativamente grandes, "sentarán" nas paredes laterais superiores ou inferiores debido ás diferenzas de densidade. Este tipo de pingas só pode usar o modo de excitación lateral.