Micro-nanofotonica bestudeert voornamelijk de wet van de interactie tussen licht en materie op micro- en nanoschaal en de toepassing ervan bij het genereren, verzenden, reguleren, detecteren en waarnemen van licht.Micro-nano-fotonische apparaten met een subgolflengte kunnen de mate van fotonenintegratie effectief verbeteren, en er wordt verwacht dat ze fotonische apparaten zullen integreren in een kleine optische chip, zoals elektronische chips.Nano-oppervlakteplasmonica is een nieuw vakgebied van de micro-nano-fotonica, dat vooral de interactie tussen licht en materie in metalen nanostructuren bestudeert.Het heeft de kenmerken van klein formaat, hoge snelheid en het overwinnen van de traditionele diffractielimiet.Nanoplasma-golfgeleiderstructuur, die goede lokale veldverbeterings- en resonantiefiltereigenschappen heeft, is de basis van nanofilters, golflengteverdelingsmultiplexers, optische schakelaars, lasers en andere micro-nano optische apparaten.Optische microholtes beperken het licht tot kleine gebieden en versterken de interactie tussen licht en materie aanzienlijk.Daarom is de optische microholte met een hoge kwaliteitsfactor een belangrijke manier voor detectie en detectie met hoge gevoeligheid.
WGM-microholte
De afgelopen jaren heeft optische microcaviteit veel aandacht getrokken vanwege het grote toepassingspotentieel en de wetenschappelijke betekenis ervan.De optische microholte bestaat voornamelijk uit microsfeer, microkolom, microring en andere geometrieën.Het is een soort morfologisch afhankelijke optische resonator.Lichtgolven in microholten worden volledig gereflecteerd op het grensvlak van de microholten, wat resulteert in een resonantiemodus die de fluistergalerijmodus (WGM) wordt genoemd.Vergeleken met andere optische resonatoren hebben microresonatoren de kenmerken van een hoge Q-waarde (groter dan 106), een laag modusvolume, een klein formaat en gemakkelijke integratie, enz., En zijn ze toegepast op hooggevoelige biochemische detectie, laser met ultralage drempel en niet-lineaire actie.Ons onderzoeksdoel is het vinden en bestuderen van de kenmerken van verschillende structuren en verschillende morfologieën van microholten, en deze nieuwe kenmerken toe te passen.De belangrijkste onderzoeksrichtingen zijn onder meer: onderzoek naar optische kenmerken van WGM-microcaviteit, fabricageonderzoek van microcaviteit, toepassingsonderzoek van microcaviteit, enz.
WGM microcaviteit biochemische detectie
In het experiment werd de vier-orde hoge-orde WGM-modus M1 (FIG. 1 (a)) gebruikt voor detectiemetingen.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)
Afstembaar optisch filter met hoge Q-waarde
Eerst wordt de radiale, langzaam veranderende cilindrische microholte eruit getrokken, en vervolgens kan de golflengte-afstemming worden bereikt door de koppelingspositie mechanisch te verplaatsen op basis van het principe van vormgrootte sinds de resonante golflengte (Figuur 2 (a)).De afstembare prestaties en filterbandbreedte worden getoond in figuur 2 (b) en (c).Bovendien kan het apparaat optische verplaatsingsdetectie realiseren met een nauwkeurigheid van minder dan nanometer.
Figuur 2. Schematisch diagram van afstembaar optisch filter (a), afstembare prestaties (b) en filterbandbreedte (c)
WGM microfluïdische druppelresonator
in de microfluïdische chip, vooral voor de druppel in de olie (druppel in olie), vanwege de kenmerken van de oppervlaktespanning, zal deze voor de diameter van tientallen of zelfs honderden microns in de olie worden gesuspendeerd en een bijna perfecte bol.Door de optimalisatie van de brekingsindex is de druppel zelf een perfecte sferische resonator met een kwaliteitsfactor van meer dan 108. Ook wordt het probleem van verdamping in de olie vermeden.Voor relatief grote druppels zullen ze vanwege dichtheidsverschillen op de bovenste of onderste zijwanden “zitten”.Dit type druppel kan alleen de laterale excitatiemodus gebruiken.
Posttijd: 23 oktober 2023