Микро-нанофотоника в основном изучает закон взаимодействия света и вещества в микро- и наномасштабах и его применение в генерации, передаче, регулировании, обнаружении и считывании света. Микро-нанофотонные субволновые устройства могут эффективно улучшить степень интеграции фотонов, и ожидается, что они интегрируют фотонные устройства в небольшой оптический чип, такой как электронные чипы. Наноповерхностная плазмоника - это новая область микро-нанофотоники, которая в основном изучает взаимодействие света и вещества в металлических наноструктурах. Она имеет характеристики малого размера, высокой скорости и преодоления традиционного дифракционного предела. Наноплазменная волноводная структура, которая имеет хорошие характеристики локального усиления поля и резонансной фильтрации, является основой нанофильтра, мультиплексора с разделением по длине волны, оптического переключателя, лазера и других микро-нанооптических устройств. Оптические микрорезонаторы ограничивают свет крошечными областями и значительно улучшают взаимодействие между светом и веществом. Поэтому оптическая микрорезонатор с высоким коэффициентом качества является важным способом высокочувствительного считывания и обнаружения.
микрополость WGM
В последние годы оптическая микрорезонатор привлекает большое внимание из-за ее большого прикладного потенциала и научной значимости. Оптическая микрорезонатор в основном состоит из микросферы, микроколонны, микрокольца и других геометрий. Это своего рода морфологически зависимый оптический резонатор. Световые волны в микрорезонаторах полностью отражаются на интерфейсе микрорезонатора, что приводит к резонансному режиму, называемому режимом шепчущей галереи (WGM). По сравнению с другими оптическими резонаторами микрорезонаторы обладают характеристиками высокого значения Q (более 106), низкого объема моды, малого размера и легкой интеграции и т. д. и применяются для высокочувствительного биохимического зондирования, сверхнизкопорогового лазера и нелинейного действия. Целью наших исследований является поиск и изучение характеристик различных структур и различных морфологий микрорезонаторов, а также применение этих новых характеристик. Основные направления исследований включают: исследование оптических характеристик микрорезонатора WGM, исследование изготовления микрорезонатора, исследование применения микрорезонатора и т. д.
Биохимическое зондирование микрополостей WGM
В эксперименте для измерения зондирования использовалась четырехпорядковая мода WGM высокого порядка M1 (РИС. 1(a)). По сравнению с модой низкого порядка чувствительность моды высокого порядка была значительно улучшена (РИС. 1(b)).
Рисунок 1. Резонансная мода (а) микрокапиллярной полости и соответствующая ей чувствительность показателя преломления (б)
Настраиваемый оптический фильтр с высоким значением добротности
Сначала вытягивается радиально медленно меняющаяся цилиндрическая микрополость, а затем настройка длины волны может быть достигнута путем механического перемещения положения соединения на основе принципа размера формы с резонансной длиной волны (рисунок 2 (a)). Настраиваемые характеристики и полоса пропускания фильтрации показаны на рисунках 2 (b) и (c). Кроме того, устройство может реализовать оптическое измерение смещения с точностью до нанометра.
Рисунок 2. Принципиальная схема настраиваемого оптического фильтра (а), настраиваемая производительность (б) и полоса пропускания фильтра (в)
Микрофлюидный капельный резонатор WGM
в микрофлюидном чипе, особенно для капли в масле (droplet in-oil), из-за особенностей поверхностного натяжения, для диаметра в десятки или даже сотни микрон, она будет взвешена в масле, образуя почти идеальную сферу. Благодаря оптимизации показателя преломления, сама капля является идеальным сферическим резонатором с добротностью более 108. Это также позволяет избежать проблемы испарения в масле. Для относительно больших капель они будут «сидеть» на верхних или нижних боковых стенках из-за разницы в плотности. Этот тип капель может использовать только режим бокового возбуждения.
Время публикации: 23 октября 2023 г.