Apa iku fotonik mikro-nano?

Fotonik mikro-nano utamane nyinaoni hukum interaksi antarane cahya lan materi ing skala mikro lan nano lan aplikasi ing generasi cahya, transmisi, regulasi, deteksi lan sensing. Piranti sub-panjang gelombang mikro-nano fotonik bisa kanthi efektif ningkatake tingkat integrasi foton, lan samesthine bisa nggabungake piranti fotonik menyang chip optik cilik kaya chip elektronik. Plasmonik permukaan nano minangka bidang fotonik mikro-nano anyar, sing utamané nyinaoni interaksi antara cahya lan materi ing struktur nano logam. Nduwe karakteristik ukuran cilik, kacepetan dhuwur lan ngatasi watesan difraksi tradisional. Struktur nanoplasma-waveguide, sing nduweni fitur penyaringan lan penyaringan resonansi lokal sing apik, minangka basis filter nano, multiplexer divisi dawa gelombang, switch optik, laser lan piranti optik mikro-nano liyane. Microcavities optik mbatesi cahya menyang wilayah cilik lan nambah interaksi antarane cahya lan materi. Mulane, microcavity optik kanthi faktor kualitas dhuwur minangka cara penting kanggo sensitivitas lan deteksi sensitivitas dhuwur.

WGM microcavity

Ing taun anyar, microcavity optik wis kepincut akeh manungsa waé amarga potensial aplikasi gedhe lan pinunjul ngelmu. Microcavity optik utamané kasusun saka microsphere, microcolumn, microring lan geometri liyane. Iki minangka jinis resonator optik sing gumantung morfologis. Gelombang cahya ing microcavities dibayangke kanthi lengkap ing antarmuka microcavity, ngasilake mode resonansi sing disebut whispering gallery mode (WGM). Dibandhingake karo resonator optik liyane, microresonators nduweni karakteristik nilai Q dhuwur (luwih saka 106), volume mode kurang, ukuran cilik lan gampang integrasi, etc., lan wis Applied kanggo sensitivitas dhuwur biokimia sensing, Ultra-low batesan laser lan tumindak nonlinier. Tujuan riset kita yaiku nemokake lan nyinaoni karakteristik struktur sing beda-beda lan morfologi microcavities sing beda-beda, lan ngetrapake ciri-ciri anyar kasebut. Arah riset utama kalebu: riset karakteristik optik saka microcavity WGM, riset fabrikasi microcavity, riset aplikasi microcavity, etc.

WGM microcavity biochemical sensing

Ing eksperimen, mode WGM urutan dhuwur papat urutan M1 (Gambar 1 (a)) digunakake kanggo pangukuran sensing. Dibandhingake karo mode low-order, sensitivitas saka mode dhuwur banget apik (Gambar 1 (b)).

Gambar 1. Mode resonansi (a) rongga microcapillary lan sensitivitas indeks bias sing cocog (b)

Filter optik Tunable kanthi nilai Q dhuwur

Pisanan, radial alon ganti microcavity bentuke silinder ditarik metu, lan banjur tuning dawa gelombang bisa ngrambah dening mechanically obah posisi kopling adhedhasar prinsip ukuran wangun wiwit dawa gelombang resonant (Figure 2 (a)). Kinerja tunable lan bandwidth nyaring ditampilake ing Figure 2 (b) lan (c). Kajaba iku, piranti bisa nyadari sensing pamindahan optik kanthi akurasi sub-nanometer.

Gambar 2. Diagram skematis filter optik sing bisa disetel (a), kinerja sing bisa disetel (b) lan bandwidth filter (c)

WGM microfluidic drop resonator

ing chip microfluidic, utamané kanggo droplet ing lenga (tetesan ing-lenga), amarga karakteristik saka tension lumahing, kanggo diameteripun saka puluhan utawa malah atusan microns, iku bakal dilereni soko tugas ing lenga, mbentuk saklawasé a bal sampurna. Liwat optimalisasi indeks bias, tetesan kasebut minangka resonator bunder sing sampurna kanthi faktor kualitas luwih saka 108. Uga ngindhari masalah penguapan ing lenga. Kanggo tetesan sing relatif gedhe, dheweke bakal "njagong" ing tembok sisih ndhuwur utawa ngisor amarga beda kepadatan. Tetesan jinis iki mung bisa nggunakake mode eksitasi lateral.