La micro-nanofotonica studia principalmente la legge di interazione tra luce e materia su scala micro e nano e la sua applicazione nella generazione, trasmissione, regolazione, rilevamento e rilevamento della luce. I dispositivi sub-lunghezza d'onda della micro-nano fotonica possono effettivamente migliorare il grado di integrazione dei fotoni e si prevede che integreranno i dispositivi fotonici in un piccolo chip ottico come i chip elettronici. La plasmonica delle nanosuperfici è un nuovo campo della micro-nanofotonica, che studia principalmente l'interazione tra luce e materia nelle nanostrutture metalliche. Ha le caratteristiche di piccole dimensioni, alta velocità e superamento del tradizionale limite di diffrazione. La struttura della guida d'onda del nanoplasma, che ha buone caratteristiche di potenziamento del campo locale e di filtraggio della risonanza, è la base del nanofiltro, del multiplexer a divisione di lunghezza d'onda, dell'interruttore ottico, del laser e di altri dispositivi ottici micro-nano. Le microcavità ottiche confinano la luce in regioni minuscole e migliorano notevolmente l'interazione tra luce e materia. Pertanto, la microcavità ottica con fattore di alta qualità è un modo importante per rilevare e rilevare un'elevata sensibilità.
Microcavità WGM
Negli ultimi anni, la microcavità ottica ha attirato molta attenzione grazie al suo grande potenziale applicativo e al suo significato scientifico. La microcavità ottica è costituita principalmente da microsfere, microcolonne, microanelli e altre geometrie. È una sorta di risonatore ottico morfologicamente dipendente. Le onde luminose nelle microcavità vengono completamente riflesse sull'interfaccia della microcavità, determinando una modalità di risonanza chiamata modalità Galleria Sussurrante (WGM). Rispetto ad altri risonatori ottici, i microrisonatori hanno le caratteristiche di un valore Q elevato (maggiore di 106), volume a modalità bassa, dimensioni ridotte e facile integrazione, ecc. E sono stati applicati al rilevamento biochimico ad alta sensibilità, laser a soglia ultrabassa e azione non lineare. Il nostro obiettivo di ricerca è trovare e studiare le caratteristiche di diverse strutture e diverse morfologie di microcavità e applicare queste nuove caratteristiche. Le principali direzioni di ricerca includono: ricerca sulle caratteristiche ottiche della microcavità WGM, ricerca sulla fabbricazione della microcavità, ricerca applicativa della microcavità, ecc.
Rilevamento biochimico della microcavità WGM
Nell'esperimento, per la misurazione del rilevamento è stata utilizzata la modalità WGM di ordine elevato a quattro ordini M1 (FIG. 1 (a)). Rispetto alla modalità di ordine inferiore, la sensibilità della modalità di ordine superiore è stata notevolmente migliorata (FIG. 1 (b)).
Figura 1. Modalità di risonanza (a) della cavità microcapillare e la corrispondente sensibilità dell'indice di rifrazione (b)
Filtro ottico sintonizzabile con elevato valore Q
Innanzitutto, la microcavità cilindrica radiale che cambia lentamente viene estratta, quindi la sintonizzazione della lunghezza d'onda può essere ottenuta spostando meccanicamente la posizione di accoppiamento in base al principio della dimensione della forma a partire dalla lunghezza d'onda risonante (Figura 2 (a)). Le prestazioni sintonizzabili e la larghezza di banda del filtraggio sono mostrate nella Figura 2 (b) e (c). Inoltre, il dispositivo può realizzare il rilevamento dello spostamento ottico con precisione sub-nanometrica.
Figura 2. Diagramma schematico del filtro ottico sintonizzabile (a), prestazioni sintonizzabili (b) e larghezza di banda del filtro (c)
Risonatore a goccia microfluidica WGM
nel chip microfluidico, soprattutto per la gocciolina nell'olio (droplet in-oil), che per le caratteristiche della tensione superficiale, per il diametro di decine o addirittura centinaia di micron, verrà sospesa nell'olio, formando un quasi sfera perfetta. Attraverso l'ottimizzazione dell'indice di rifrazione, la goccia stessa è un perfetto risonatore sferico con un fattore di qualità superiore a 108. Si evita inoltre il problema dell'evaporazione nell'olio. Le goccioline relativamente grandi “si siederanno” sulle pareti laterali superiori o inferiori a causa delle differenze di densità. Questo tipo di gocciolina può utilizzare solo la modalità di eccitazione laterale.
Orario di pubblicazione: 23 ottobre 2023