Микро-нано фотоника углавном проучава закон интеракције између светлости и материје на микро и нано скали и његову примену у генерисању, преносу, регулацији, детекцији и сензорима светлости. Микро-нано фотонски уређаји испод таласне дужине могу ефикасно побољшати степен интеграције фотона, а очекује се да ће интегрисати фотонске уређаје у мали оптички чип попут електронских чипова. Нано-површинска плазмоника је ново поље микро-нано фотонике, које углавном проучава интеракцију између светлости и материје у металним наноструктурама. Има карактеристике мале величине, велике брзине и превазилажења традиционалног дифракционог ограничења. Структура наноплазма таласовода, која има добре карактеристике локалног појачања поља и резонантног филтрирања, основа је нанофилтера, мултиплексера са таласном поделом, оптичког прекидача, ласера и других микро-нано оптичких уређаја. Оптичке микрошупљине ограничавају светлост на сићушне регионе и значајно побољшавају интеракцију између светлости и материје. Стога је оптичка микрошупљина са високим фактором квалитета важан начин сензорског и детекционог сензора високе осетљивости.
WGM микрошупљина
Последњих година, оптичка микрошупљина је привукла велику пажњу због свог великог потенцијала примене и научног значаја. Оптичка микрошупљина се углавном састоји од микросфере, микроколоне, микропрстена и других геометрија. То је врста морфолошки зависног оптичког резонатора. Светлосни таласи у микрошупљинама се у потпуности рефлектују на интерфејсу микрошупљине, што резултира резонантним режимом који се назива мод шапутајуће галерије (WGM). У поређењу са другим оптичким резонаторима, микрорезонатори имају карактеристике високе Q вредности (веће од 106), мале запремине мода, мале величине и лаке интеграције итд., и примењени су за биохемијско детектовање високе осетљивости, ласерско зрачење ултра ниског прага и нелинеарно дејство. Наш истраживачки циљ је да пронађемо и проучимо карактеристике различитих структура и различитих морфологија микрошупљина и да применимо ове нове карактеристике. Главни правци истраживања укључују: истраживање оптичких карактеристика WGM микрошупљине, истраживање израде микрошупљине, истраживање примене микрошупљине итд.
Биохемијско детектовање микрошупљина WGM-а
У експерименту је за мерење сензора коришћен WGM мод четвороструког реда вишег реда M1 (слика 1(а)). У поређењу са модом нижег реда, осетљивост мода вишег реда је знатно побољшана (слика 1(б)).
Слика 1. Резонантни режим (а) микрокапиларне шупљине и његова одговарајућа осетљивост индекса преламања (б)
Подесив оптички филтер са високом Q вредношћу
Прво се извлачи радијална, споро променљива цилиндрична микрошупљина, а затим се подешавање таласне дужине може постићи механичким померањем положаја спрезања на основу принципа величине облика у односу на резонантну таласну дужину (слика 2 (а)). Подесиве перформансе и пропусни опсег филтрирања приказани су на слици 2 (б) и (ц). Поред тога, уређај може да оствари оптичко детектовање померања са тачношћу испод нанометара.
Слика 2. Шематски дијаграм подесивог оптичког филтера (а), подесивих перформанси (б) и пропусног опсега филтера (ц)
WGM микрофлуидни резонатор капи
У микрофлуидном чипу, посебно за капљицу у уљу (капљица у уљу), због карактеристика површинског напона, за пречник од десетина или чак стотина микрона, она ће бити суспендована у уљу, формирајући скоро савршену сферу. Оптимизацијом индекса преламања, сама капљица је савршен сферни резонатор са фактором квалитета већим од 108. Такође се избегава проблем испаравања у уљу. Релативно велике капљице ће „седети“ на горњим или доњим бочним зидовима због разлика у густини. Ова врста капљице може да користи само режим бочног побуђивања.
Време објаве: 23. октобар 2023.