Micro-nanofotonica bestudeert voornamelijk de wet van de interactie tussen licht en materie op micro- en nanoschaal en de toepassing ervan in lichtopwekking, -transmissie, -regulering, -detectie en -detectie. Micro-nanofotonica-apparaten met een subgolflengte kunnen de mate van fotonintegratie effectief verbeteren en zullen naar verwachting fotonische apparaten integreren in een kleine optische chip, zoals elektronische chips. Nano-oppervlakteplasmonica is een nieuw vakgebied binnen de micro-nanofotonica, dat voornamelijk de interactie tussen licht en materie in metalen nanostructuren bestudeert. Het heeft de kenmerken van een kleine omvang, hoge snelheid en het overwinnen van de traditionele diffractielimiet. De nanoplasma-golfgeleiderstructuur, met goede lokale veldversterking en resonantiefiltereigenschappen, vormt de basis van nanofilters, golflengtemultiplexers, optische schakelaars, lasers en andere micro-nano-optische apparaten. Optische microcaviteiten beperken licht tot kleine gebieden en verbeteren de interactie tussen licht en materie aanzienlijk. Daarom is een optische microcaviteit met een hoge kwaliteitsfactor een belangrijke manier voor hoge gevoeligheidsdetectie en -detectie.
WGM-microholte
De laatste jaren heeft optische microcaviteit veel aandacht getrokken vanwege het grote toepassingspotentieel en de wetenschappelijke betekenis ervan. De optische microcaviteit bestaat voornamelijk uit microbolletjes, microkolommen, microringen en andere geometrieën. Het is een soort morfologisch afhankelijke optische resonator. Lichtgolven in microcaviteiten worden volledig gereflecteerd aan de interface van de microcaviteit, wat resulteert in een resonantiemodus genaamd 'whispering gallery mode' (WGM). Vergeleken met andere optische resonatoren hebben microresonatoren de kenmerken van een hoge Q-waarde (groter dan 106), een laag volume, een klein formaat en eenvoudige integratie, enz., en zijn ze toegepast in hooggevoelige biochemische detectie, lasers met een ultralage drempelwaarde en niet-lineaire werking. Ons onderzoeksdoel is om de kenmerken van verschillende structuren en morfologieën van microcaviteiten te vinden en te bestuderen, en deze nieuwe kenmerken toe te passen. De belangrijkste onderzoeksrichtingen omvatten: onderzoek naar de optische kenmerken van WGM-microcaviteiten, onderzoek naar de fabricage van microcaviteiten, onderzoek naar toepassingen van microcaviteiten, enz.
WGM microcaviteit biochemische detectie
In het experiment werd de vier-orde hoge-orde WGM-modus M1 (FIG. 1(a)) gebruikt voor de sensormeting. Vergeleken met de lage-orde modus was de gevoeligheid van de hoge-orde modus aanzienlijk verbeterd (FIG. 1(b)).
Figuur 1. Resonantiemodus (a) van de microcapillaire holte en de bijbehorende brekingsindexgevoeligheid (b)
Instelbaar optisch filter met hoge Q-waarde
Eerst wordt de radiaal langzaam veranderende cilindrische microholte eruit getrokken, waarna de golflengte kan worden afgestemd door de koppelingspositie mechanisch te verplaatsen op basis van het principe van vorm en grootte, afhankelijk van de resonantiegolflengte (Figuur 2 (a)). De instelbare prestaties en filterbandbreedte worden weergegeven in Figuur 2 (b) en (c). Bovendien kan het apparaat optische verplaatsingsdetectie realiseren met een nauwkeurigheid van minder dan een nanometer.
Figuur 2. Schematisch diagram van instelbaar optisch filter (a), instelbare prestaties (b) en filterbandbreedte (c)
WGM microfluïdische druppelresonator
In de microfluïdische chip, met name voor de druppel in olie (druppel in olie), zal deze, vanwege de eigenschappen van de oppervlaktespanning, bij een diameter van tientallen of zelfs honderden micrometers in de olie zweven en een bijna perfecte bol vormen. Door de optimalisatie van de brekingsindex is de druppel zelf een perfecte sferische resonator met een kwaliteitsfactor van meer dan 108. Het vermijdt ook het probleem van verdamping in de olie. Relatief grote druppels zullen "blijven" op de bovenste of onderste zijwanden vanwege dichtheidsverschillen. Dit type druppel kan alleen de laterale excitatiemodus gebruiken.
Plaatsingstijd: 23-10-2023