Што е микронано фотоника?

Микро-нано фотониката главно го проучува законот за интеракција помеѓу светлината и материјата во микро и нано размери и неговата примена во генерирање, пренос, регулација, детекција и сензација на светлина. Уредите со микронано фотоника со подбранова должина можат ефикасно да го подобрат степенот на интеграција на фотоните и се очекува да интегрираат фотонски уреди во мал оптички чип како електронски чипови. Плазмониката на нано-површината е ново поле на микро-нано фотоника, кое главно ја проучува интеракцијата помеѓу светлината и материјата во металните наноструктури. Има карактеристики на мала големина, голема брзина и надминување на традиционалната граница на дифракција. Структурата на наноплазма-бранова водилка, која има добро локално подобрување на полето и карактеристики за филтрирање на резонанца, е основата на нано-филтерот, мултиплексерот за поделба на бранова должина, оптичкиот прекинувач, ласерот и другите микро-нано оптички уреди. Оптичките микрошуплини ја ограничуваат светлината во мали области и значително ја подобруваат интеракцијата помеѓу светлината и материјата. Затоа, оптичката микрошуплина со висококвалитетен фактор е важен начин за сензорирање и детекција со висока чувствителност.

WGM микрошуплина

Во последниве години, оптичката микрошуплина привлече големо внимание поради големиот апликативен потенцијал и научното значење. Оптичката микрошуплина главно се состои од микросфера, микроколона, микропрстен и други геометрии. Тоа е еден вид морфолошки зависен оптички резонатор. Светлосните бранови во микрошуплините целосно се рефлектираат на интерфејсот на микрошуплината, што резултира со режим на резонанца наречен режим на галерија со шепотење (WGM). Во споредба со другите оптички резонатори, микрорезонаторите имаат карактеристики на висока Q вредност (поголема од 106), низок волумен на режимот, мала големина и лесна интеграција итн., и се применуваат за биохемиско сензорирање со висока чувствителност, ласер со ултра низок праг и нелинеарно дејство. Нашата истражувачка цел е да ги пронајдеме и проучуваме карактеристиките на различни структури и различни морфологии на микрошуплини и да ги примениме овие нови карактеристики. Главните истражувачки насоки вклучуваат: истражување на оптички карактеристики на микрошуплината WGM, истражување на изработка на микрошуплина, апликативно истражување на микрошуплина итн.

WGM микрошуплина биохемиски сензори

Во експериментот, за мерење на сензори се користеше режимот од висок ред WGM од четири ред M1 (СЛИКА 1(а)). Во споредба со режимот со низок ред, чувствителноста на режимот со висок ред беше значително подобрена (Сл. 1(б)).

Слика 1. Резонанца (а) на микрокапиларната празнина и нејзината соодветна чувствителност на индексот на рефракција (б)

Прилагодлив оптички филтер со висока Q вредност

Прво, радијалната бавно променлива цилиндрична микрошуплина се извлекува, а потоа подесувањето на брановата должина може да се постигне со механичко поместување на положбата за спојување врз основа на принципот на големината на обликот од резонантната бранова должина (Слика 2 (а)). Прилагодливите перформанси и пропусниот опсег на филтрирање се прикажани на Слика 2 (б) и (в). Покрај тоа, уредот може да реализира оптичко поместување со прецизност под нанометар.

Слика 2. Шематски дијаграм на приспособлив оптички филтер (а), приспособливи перформанси (б) и пропусен опсег на филтер (в)

Микрофлуиден резонатор за капки WGM

во микрофлуидниот чип, особено за капката во маслото (капки во масло), поради карактеристиките на површинскиот напон, за дијаметар од десетици или дури стотици микрони, ќе биде суспендиран во маслото, формирајќи речиси совршена сфера. Преку оптимизацијата на индексот на прекршување, самата капка е совршен сферичен резонатор со фактор на квалитет поголем од 108. Исто така го избегнува проблемот со испарувањето во маслото. За релативно големи капки, тие ќе „седат“ на горните или долните странични ѕидови поради разликите во густината. Овој тип на капки може да го користи само режимот на странично возбудување.