Η Micro-Nano Photonics μελετά κυρίως τον νόμο της αλληλεπίδρασης μεταξύ φωτός και ύλης σε κλίμακα μικρο και νανο και στην εφαρμογή της σε παραγωγή φωτός, μετάδοση, ρύθμιση, ανίχνευση και ανίχνευση. Οι συσκευές υπο-κύματος Micro-Nano Photonics μπορούν να βελτιώσουν αποτελεσματικά τον βαθμό ενσωμάτωσης των φωτονίων και αναμένεται να ενσωματώσουν φωτονικές συσκευές σε ένα μικρό οπτικό τσιπ όπως τα ηλεκτρονικά τσιπ. Το Nano-Surface Plasmonics είναι ένα νέο πεδίο μικρο-νανο-φωτονικής, το οποίο μελετά κυρίως την αλληλεπίδραση μεταξύ φωτός και ύλης σε μεταλλικές νανοδομές. Έχει τα χαρακτηριστικά του μικρού μεγέθους, την υψηλή ταχύτητα και την υπέρβαση του παραδοσιακού ορίου περίθλασης. Η δομή νανόπλασμα-κύματος, η οποία έχει καλή τοπική βελτίωση του πεδίου και τα χαρακτηριστικά φιλτραρίσματος συντονισμού, αποτελεί τη βάση του νανο-φίλτρου, του πολυπλέκτη διαίρεσης μήκους κύματος, του οπτικού διακόπτη, του λέιζερ και άλλων οπτικών συσκευών Micro-Nano. Οι οπτικές μικροβιδίες περιορίζουν το φως σε μικροσκοπικές περιοχές και ενισχύουν σημαντικά την αλληλεπίδραση μεταξύ φωτός και ύλης. Ως εκ τούτου, η οπτική μικροαιμότητα με παράγοντα υψηλής ποιότητας είναι ένας σημαντικός τρόπος ανίχνευσης και ανίχνευσης υψηλής ευαισθησίας.
Μικροκύη WGM
Τα τελευταία χρόνια, η οπτική μικροβιδότητα έχει προσελκύσει μεγάλη προσοχή λόγω του μεγάλου δυναμικού εφαρμογής και της επιστημονικής σημασίας. Η οπτική μικροβιδία αποτελείται κυρίως από μικροσφαίρα, μικροσφαιρίνη, μικροοργία και άλλες γεωμετρίες. Είναι ένα είδος μορφολογικού εξαρτώμενου οπτικού συντονιστή. Τα φωτεινά κύματα σε μικροκυκλώματα αντικατοπτρίζονται πλήρως στη διεπαφή μικροκαταστημάτων, με αποτέλεσμα μια λειτουργία συντονισμού που ονομάζεται Mode Whispering Gallery (WGM). Σε σύγκριση με άλλους οπτικούς συντονιστές, οι μικροεπιστημονιστές έχουν τα χαρακτηριστικά της υψηλής τιμής Q (μεγαλύτερη από 106), του όγκου χαμηλού τρόπου λειτουργίας, του μικρού μεγέθους και της εύκολης ολοκλήρωσης κ.λπ. και έχουν εφαρμοστεί στη βιοχημική ανίχνευση υψηλής ευαισθησίας, στο ultra-low κατώφλι και στη μη γραμμική δράση. Ο ερευνητικός μας στόχος είναι να βρούμε και να μελετήσουμε τα χαρακτηριστικά των διαφορετικών δομών και των διαφορετικών μορφολογιών των μικροκατασκευών και να εφαρμόσουμε αυτά τα νέα χαρακτηριστικά. Οι κύριες κατευθύνσεις της έρευνας περιλαμβάνουν: Οπτικά χαρακτηριστικά έρευνα της μικροκαταστροφίας WGM, έρευνα κατασκευής της μικροαψίας, έρευνα εφαρμογής της μικροαψίας κ.λπ.
Βιοχημική ανίχνευση WGM Microcavity
Στο πείραμα χρησιμοποιήθηκε η λειτουργία WGM M1 τεσσάρων τάξεων M1 (Σχήμα 1 (α)) για την ανίχνευση μέτρησης. Σε σύγκριση με τη λειτουργία χαμηλής τάξης, η ευαισθησία της λειτουργίας υψηλής τάξης βελτιώθηκε σημαντικά (Σχήμα 1 (b)).
Εικόνα 1. Λειτουργία συντονισμού (α) της μικροκαπιλικής κοιλότητας και της αντίστοιχης ευαισθησίας του δείκτη διάθλασης (β)
Συντονισμένο οπτικό φίλτρο με υψηλή τιμή Q
Πρώτον, η ακτινική μεταβαλλόμενη κυλινδρική μικροβιδία αποσυνδέεται και στη συνέχεια ο συντονισμός μήκους κύματος μπορεί να επιτευχθεί με τη μηχανική μετακίνηση της θέσης σύζευξης με βάση την αρχή του μεγέθους του σχήματος από το μήκος του συντονισμού (Εικόνα 2 (α)). Η συντονισμένη απόδοση και το εύρος ζώνης φιλτραρίσματος παρουσιάζονται στο σχήμα 2 (b) και (c). Επιπλέον, η συσκευή μπορεί να συνειδητοποιήσει την ανίχνευση οπτικής μετατόπισης με ακρίβεια υπο-νανομέτρου.
Εικόνα 2. Σχηματικό διάγραμμα συντονισμένου οπτικού φίλτρου (α), συντονισμένης απόδοσης (b) και εύρους ζώνης φίλτρου (c)
WGM Microfluidic Drop Dropator
Στο μικρορευστοειδές τσιπ, ειδικά για το σταγονίδιο στο λάδι (σταγονίδιο στο πετρέλαιο), λόγω των χαρακτηριστικών της επιφανειακής τάσης, για τη διάμετρο των δεκάδων ή ακόμα και εκατοντάδων μικρών, θα ανασταλεί στο λάδι, σχηματίζοντας σχεδόν τέλειο σφαίρα. Μέσω της βελτιστοποίησης του δείκτη διάθλασης, το ίδιο το σταγονίδιο είναι ένας τέλειος σφαιρικός συντονιστής με συντελεστή ποιότητας άνω των 108. Αποφεύγει επίσης το πρόβλημα της εξάτμισης στο πετρέλαιο. Για σχετικά μεγάλα σταγονίδια, θα "καθίσουν" στα επάνω ή κάτω πλευρικά τοιχώματα λόγω διαφορών πυκνότητας. Αυτός ο τύπος σταγονιδίων μπορεί να χρησιμοποιήσει μόνο τη λειτουργία πλευρικής διέγερσης.
Χρόνος δημοσίευσης: Οκτ-23-2023