La micro-nano fotonica studia principalmente la legge di interazione tra luce e materia su scala micro e nano e la sua applicazione in generazione di luce, trasmissione, regolazione, rilevamento e rilevamento. I dispositivi di lunghezza d'onda della fotonica micro-nano possono effettivamente migliorare il grado di integrazione dei fotoni e si prevede che integrare i dispositivi fotonici in un piccolo chip ottico come chip elettronico. Nano-superficie Plasmonics è un nuovo campo di micro-nano fotonica, 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 di nanoplasma-waveguide, che ha buone caratteristiche di filtraggio del campo e di risonanza locale, è la base del nano-filtro, multiplexer di divisione a lunghezza d'onda, switch ottico, laser e altri dispositivi ottici micro-nano. Le microcavità ottiche limitano la luce a piccole regioni e migliorano notevolmente l'interazione tra luce e materia. Pertanto, la microcavità ottica con un fattore di alta qualità è un modo importante per rilevamento e rilevazione ad alta sensibilità.
Microcavità WGM
Negli ultimi anni, la microcavità ottica ha attirato molta attenzione a causa del suo grande potenziale di applicazione e significato scientifico. La microcavità ottica è costituita principalmente da microsfera, microcolumn, microring e altre geometrie. È una specie di risonatore ottico dipendente morfologico. Le onde luminose nelle microcavità si riflettono completamente nell'interfaccia della microcavità, risultando in una modalità di risonanza chiamata Whispering Gallery Mode (WGM). Rispetto ad altri risonatori ottici, i microresonatori hanno le caratteristiche di un alto valore Q (maggiore di 106), volume in modalità bassa, dimensioni ridotte e facile integrazione, ecc. E sono stati applicati a rilevamento biochimico ad alta sensibilità, laser a soglia ultra-bassa e azione non lineare. Il nostro obiettivo di ricerca è trovare e studiare le caratteristiche delle diverse strutture e le diverse morfologie delle microcavità e applicare queste nuove caratteristiche. Le principali direzioni di ricerca includono: Caratteristiche ottiche Ricerca della microcavità WGM, ricerca di fabbricazione di microcavità, ricerca sull'applicazione della microcavità, ecc.
Rilevamento biochimico di microcavità WGM
Nell'esperimento, la modalità WGM di ordine alto a quattro ordine M1 (Fig. 1 (A)) è stata utilizzata per la misurazione del rilevamento. Rispetto alla modalità a basso ordine, la sensibilità della modalità di alto ordine è stata notevolmente migliorata (Fig. 1 (b)).
Figura 1. Modalità di risonanza (a) della cavità microcapillare e della corrispondente sensibilità dell'indice di rifrazione (B)
Filtro ottico sintonizzabile con valore Q elevato
Innanzitutto, la microcavità cilindrica che cambia lentamente viene estratta, quindi la messa a punto della lunghezza d'onda può essere ottenuta spostando meccanicamente la posizione di accoppiamento in base al principio della dimensione della forma poiché la 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 del sub-nanometro.
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, in particolare per la goccia nell'olio (goccia in-olio), a causa delle caratteristiche della tensione superficiale, per il diametro di decine o addirittura centinaia di micron, sarà sospeso nell'olio, formando una sfera quasi perfetta. Attraverso l'ottimizzazione dell'indice di rifrazione, la goccia stessa è un risonatore sferico perfetto con un fattore di qualità superiore a 108. Evita anche il problema dell'evaporazione nell'olio. Per goccioline relativamente grandi, si "sederanno" sulle pareti laterali superiori o inferiori a causa delle differenze di densità. Questo tipo di goccia può utilizzare solo la modalità di eccitazione laterale.
Tempo post: ottobre-23-2023