Микро-нанофотоника в основном изучает закон взаимодействия света и материи на микро- и наноуровне и его применение в генерации, передаче, регулировании, обнаружении и зондировании света.Субволновые микронанофотонные устройства могут эффективно улучшить степень интеграции фотонов, и ожидается, что фотонные устройства будут интегрированы в небольшой оптический чип, такой как электронные чипы.Наноповерхностная плазмоника — новая область микронанофотоники, которая в основном изучает взаимодействие света и вещества в металлических наноструктурах.Он обладает характеристиками небольшого размера, высокой скорости и преодоления традиционного дифракционного предела.Структура наноплазменного волновода, обладающая хорошими характеристиками локального усиления поля и резонансной фильтрации, является основой нанофильтра, мультиплексора с разделением по длине волны, оптического переключателя, лазера и других микронанооптических устройств.Оптические микрополости ограничивают свет крошечными областями и значительно усиливают взаимодействие между светом и материей.Таким образом, оптический микрорезонатор с высокой добротностью является важным способом высокочувствительного зондирования и обнаружения.
WGM микрорезонатор
В последние годы оптический микрорезонатор привлек большое внимание благодаря своему большому прикладному потенциалу и научной значимости.Оптическая микрополость в основном состоит из микросферы, микроколонки, микрокольца и других геометрий.Это своего рода морфологически зависимый оптический резонатор.Световые волны в микрорезонаторах полностью отражаются от границы раздела микрорезонаторов, что приводит к возникновению резонансного режима, называемого режимом шепчущей галереи (WGM).По сравнению с другими оптическими резонаторами микрорезонаторы обладают характеристиками высокого значения добротности (более 106), малого модового объема, небольшого размера, простоты интеграции и т. д. и применяются для высокочувствительного биохимического зондирования, сверхнизкопорогового лазера и нелинейное действие.Цель нашего исследования — найти и изучить характеристики различных структур и различной морфологии микрополостей, а также применить эти новые характеристики.Основные направления исследований включают: исследование оптических характеристик микрорезонатора WGM, исследование изготовления микрорезонатора, прикладное исследование микрорезонатора и т. д.
Биохимическое зондирование микрополостей WGM
В эксперименте для измерения зондирования использовалась мода WGM четырех порядков высшего порядка M1 (фиг. 1(a)).По сравнению с режимом низкого порядка чувствительность режима высокого порядка была значительно улучшена (фиг. 1(b)).
Рис. 1. Резонансная мода (а) микрокапиллярной полости и соответствующая ей чувствительность показателя преломления (б)
Перестраиваемый оптический фильтр с высоким значением добротности
Сначала вытягивается радиальный медленно меняющийся цилиндрический микрорезонатор, а затем настройка длины волны может быть достигнута путем механического перемещения положения связи по принципу размера формы с учетом резонансной длины волны (рис. 2 (а)).Настраиваемая производительность и полоса пропускания фильтрации показаны на рисунках 2 (b) и (c).Кроме того, устройство может осуществлять измерение оптического смещения с точностью до субнанометра.
Рис. 2. Принципиальная схема перестраиваемого оптического фильтра (а), перестраиваемая производительность (б) и полоса пропускания фильтра (в)
Микрожидкостный капельный резонатор WGM
в микрофлюидном чипе, особенно для капли в масле (капли в масле), из-за характеристик поверхностного натяжения, для диаметра десятков или даже сотен микрон, она будет суспендирована в масле, образуя почти идеальная сфера.Благодаря оптимизации показателя преломления капля сама по себе представляет собой идеальный сферический резонатор с добротностью более 108. Это также позволяет избежать проблемы испарения масла.Для относительно крупных капель они будут «сидеть» на верхних или нижних боковых стенках из-за разницы в плотности.Этот тип капли может использовать только латеральный режим возбуждения.
Время публикации: 23 октября 2023 г.