ما هو الفوتونيك الدقيقة النانو؟

يدرس الفوتونيات الدقيقة النانو قانون التفاعل بين الضوء والمادة على نطاق Micro و Nano وتطبيقه في توليد الضوء ، والإرسال ، والتنظيم ، والاكتشاف والاستشعار. يمكن لأجهزة الطول الموجي الفرعي للضوئيات الفوتونية الدقيقة-تحسين درجة تكامل الفوتون بشكل فعال ، ومن المتوقع أن تدمج الأجهزة الضوئية في رقائق ضوئية صغيرة مثل الرقائق الإلكترونية. Plasmonics Nano-Surface هو مجال جديد من الضوئيات الصغيرة النانو ، والتي تدرس بشكل أساسي التفاعل بين الضوء والمادة في الهياكل النانوية المعدنية. لديها خصائص الحجم الصغير والسرعة العالية والتغلب على حد الحيود التقليدي. هيكل غود موجة النانو ، الذي يحتوي على خصائص تصفية الرنين المحلية الجيدة ، هو أساس المرشح النانوي ، ومضاعفات تقسيم الطول الموجي ، والمفتاح البصري ، والليزر ، وغيرها من الأجهزة البصرية الدقيقة. تقصر المجاريات البصرية الضوء على المناطق الصغيرة وتعزز بشكل كبير التفاعل بين الضوء والمادة. لذلك ، فإن الجنازة البصرية ذات العوامل عالية الجودة هي وسيلة مهمة لتصحيح الحساسية العالية والكشف.

WGM microcavity

في السنوات الأخيرة ، اجتذبت Microcavity البصرية الكثير من الاهتمام بسبب إمكاناتها الرائعة وأهميتها العلمية. يتكون الدقيق البصري بشكل أساسي من المجهرية والبديل الدقيق والميكرورينج والهندسة الأخرى. إنه نوع من الرنان البصري المورفولوجي. تنعكس موجات الضوء في Microcavities بالكامل في واجهة Microcavity ، مما يؤدي إلى وضع الرنين يسمى وضع Whispering Gallery (WGM). بالمقارنة مع المرافق البصرية الأخرى ، تتمتع أجهزة Microrores بخصائص قيمة Q عالية (أكبر من 106) ، وحجم الوضع المنخفض ، والحجم الصغير ، والتكامل السهل ، وما إلى ذلك ، وتم تطبيقها على الاستشعار الكيميائي الحيوي عالي الحساسية ، والليزر ذي العتبة المنخفضة للغاية والعمل غير الخطي. هدفنا البحثي هو إيجاد ودراسة خصائص الهياكل المختلفة والمورفولوجيا المختلفة للتجويف الدقيقة ، وتطبيق هذه الخصائص الجديدة. تشمل اتجاهات البحث الرئيسية ما يلي: البحث البصري للبحوث الدقيقة في WGM ، أبحاث التصنيع من microcavity ، أبحاث التطبيق من microcavity ، إلخ.

WGM Microcavity الاستشعار الكيميائي الحيوي

في التجربة ، تم استخدام وضع WGM عالي الترتيب من أربعة ترتيب M1 (الشكل 1 (أ)) لقياس الاستشعار. بالمقارنة مع وضع الترتيب المنخفض ، تم تحسين حساسية الوضع عالي الترتيب بشكل كبير (الشكل 1 (ب)).

الشكل 1. وضع الرنين (أ) من تجويف الميكروكابيل وحساسية فهرس الانكسار المقابل (ب)

مرشح بصري قابل للضبط مع قيمة Q عالية

أولاً ، يتم سحب التجويف الأسطواني المتغير ببطء الشعاعي ، ثم يمكن تحقيق ضبط الطول الموجي عن طريق تحريك موضع الاقتران ميكانيكياً استنادًا إلى مبدأ حجم الشكل منذ الطول الموجي الرنيب (الشكل 2 (أ)). يتم عرض الأداء القابل للضبط وعرض النطاق الترددي للتصفية في الشكل 2 (ب) و (ج). بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للجهاز تحقيق استشعار الإزاحة البصرية بدقة النانومتر دون مقياس.

الشكل 2. مخطط تخطيطي للمرشح البصري القابل للضبط (أ) ، والأداء القابل للضبط (ب) وعرض النطاق الترددي للمرشح (ج)

مرنان إسقاط ميكروفلويديك WGM

في رقاقة ميكروفلويديك ، خاصة بالنسبة للقطرة الموجودة في الزيت (القطران في الزيت) ، بسبب خصائص التوتر السطحي ، لقطر عشرات العشرات أو حتى مئات الميكرونات ، سيتم تعليقه في الزيت ، ويشكل كرة مثالية تقريبًا. من خلال تحسين مؤشر الانكسار ، يعد القطران نفسه مرنانًا كرويًا مثاليًا مع عامل جودة يزيد عن 108. كما أنه يتجنب مشكلة التبخر في الزيت. بالنسبة للقطرات الكبيرة نسبيًا ، فإنها "تجلس" على الجدران الجانبية العلوية أو السفلية بسبب اختلافات الكثافة. يمكن لهذا النوع من القطرات استخدام وضع الإثارة الجانبي فقط.