Mikronanofotonik studerar huvudsakligen lagen om interaktion mellan ljus och materia i mikro- och nanoskala och dess tillämpning vid ljusgenerering, transmission, reglering, detektering och avkänning.Mikronanofotonikenheter med subvåglängd kan effektivt förbättra graden av fotonintegrering, och det förväntas integrera fotoniska enheter i ett litet optiskt chip som elektroniska chips.Nano-ytplasmonik är ett nytt område inom mikro-nanofotonik, som främst studerar interaktionen mellan ljus och materia i metallnanostrukturer.Den har egenskaperna för liten storlek, hög hastighet och övervinner den traditionella diffraktionsgränsen.Nanoplasma-vågledarstruktur, som har goda lokala fältförbättrings- och resonansfiltreringsegenskaper, är grunden för nanofilter, våglängdsdelningsmultiplexer, optisk switch, laser och andra mikro-nano optiska enheter.Optiska mikrokaviteter begränsar ljus till små områden och förbättrar avsevärt interaktionen mellan ljus och materia.Därför är den optiska mikrokaviteten med hög kvalitetsfaktor ett viktigt sätt för högkänslighetsavkänning och detektion.
WGM mikrokavitet
Under de senaste åren har optisk mikrokavitet väckt stor uppmärksamhet på grund av dess stora applikationspotential och vetenskapliga betydelse.Den optiska mikrokaviteten består huvudsakligen av mikrosfär, mikrokolumn, mikroring och andra geometrier.Det är en sorts morfologiskt beroende optisk resonator.Ljusvågor i mikrokaviteter reflekteras helt vid mikrokavitetsgränssnittet, vilket resulterar i ett resonansläge som kallas whispering gallery mode (WGM).Jämfört med andra optiska resonatorer har mikroresonatorer egenskaperna högt Q-värde (större än 106), lågmodvolym, liten storlek och enkel integration, etc., och har använts för biokemisk avkänning med hög känslighet, laser med ultralågt tröskelvärde och icke-linjär verkan.Vårt forskningsmål är att hitta och studera egenskaperna hos olika strukturer och olika morfologier hos mikrokaviteter, och att tillämpa dessa nya egenskaper.De huvudsakliga forskningsinriktningarna inkluderar: forskning om optiska egenskaper av WGM-mikrokavitet, tillverkningsforskning av mikrokavitet, tillämpningsforskning av mikrokavitet, etc.
WGM biokemisk avkänning i mikrohålrum
I experimentet användes den fyra ordningens höga ordningens WGM-mod M1 (FIG. 1(a)) för avkänningsmätning.Jämfört med lågordningens mod förbättrades känsligheten för högordningens mod avsevärt (Fig. 1(b)).
Figur 1. Resonansläge (a) för mikrokapillärhålan och dess motsvarande brytningsindexkänslighet (b)
Avstämbart optiskt filter med högt Q-värde
Först dras den radiella långsamt föränderliga cylindriska mikrokaviteten ut, och sedan kan våglängdsinställningen uppnås genom att mekaniskt flytta kopplingspositionen baserat på principen om formstorlek sedan resonansvåglängden (Figur 2 (a)).Den avstämbara prestandan och filtreringsbandbredden visas i figur 2 (b) och (c).Dessutom kan enheten realisera optisk förskjutningsavkänning med subnanometers noggrannhet.
Figur 2. Schematiskt diagram över avstämbart optiskt filter (a), avstämbart prestanda (b) och filterbandbredd (c)
WGM mikrofluidisk droppresonator
i mikrofluidchippet, speciellt för droppen i oljan (droppe in-oil), på grund av egenskaperna hos ytspänningen, för diametern tiotals eller till och med hundratals mikron, kommer den att suspenderas i oljan och bilda en nästan perfekt sfär.Genom optimeringen av brytningsindex är själva droppen en perfekt sfärisk resonator med en kvalitetsfaktor på mer än 108. Den undviker också problemet med avdunstning i oljan.För relativt stora droppar kommer de att "sitta" på den övre eller nedre sidoväggen på grund av densitetsskillnader.Denna typ av droppe kan endast använda lateral excitationsläge.
Posttid: 2023-okt-23