Mikro-nanofotoniko ĉefe studas la leĝon de interagado inter lumo kaj materio je mikro kaj nanoskalaj kaj ĝian aplikon en lumgenerado, transdono, reguligo, detekto kaj sentado. Mikro-nanofotonikaj sub-ondolongaj aparatoj povas efike plibonigi la gradon de fotona integriĝo, kaj oni atendas, ke ili integros fotonikajn aparatojn en malgrandan optikan peceton kiel elektronikajn pecetojn. Nano-surfaca plasmoniko estas nova kampo de mikro-nanofotoniko, kiu ĉefe studas la interagadon inter lumo kaj materio en metalaj nanostrukturoj. Ĝi havas la karakterizaĵojn de malgranda grandeco, alta rapideco kaj superado de la tradicia difrakta limo. Nanoplasmo-ondogvidila strukturo, kiu havas bonajn lokajn kampajn plibonigajn kaj resonancajn filtrajn karakterizaĵojn, estas la bazo de nanofiltriloj, ondolongodividaj multipleksiloj, optikaj ŝaltiloj, laseroj kaj aliaj mikro-nanooptikaj aparatoj. Optikaj mikrokavaĵoj limigas lumon al etaj regionoj kaj multe plibonigas la interagadon inter lumo kaj materio. Tial, la optika mikrokavaĵo kun alta kvalita faktoro estas grava maniero de alt-sentema sentado kaj detekto.
WGM-mikrokavaĵo
En la lastaj jaroj, optika mikrokavaĵo altiris multan atenton pro sia granda aplika potencialo kaj scienca signifo. La optika mikrokavaĵo ĉefe konsistas el mikrosferoj, mikrokolumnoj, mikroringoj kaj aliaj geometrioj. Ĝi estas speco de morfologie dependa optika resonatoro. Lumondoj en mikrokavaĵoj estas plene reflektitaj ĉe la mikrokavaĵa interfaco, rezultante en resonanca reĝimo nomata flustranta galerio-reĝimo (WGM). Kompare kun aliaj optikaj resonatoroj, mikroresonatoroj havas la karakterizaĵojn de alta Q-valoro (pli granda ol 10⁶), malalta reĝimo-volumeno, malgranda grandeco kaj facila integriĝo, ktp., kaj estis aplikitaj al alt-sentema biokemia sensado, ultra-malaltsojla lasero kaj nelineara agado. Nia esplorcelo estas trovi kaj studi la karakterizaĵojn de malsamaj strukturoj kaj malsamaj morfologioj de mikrokavaĵoj, kaj apliki ĉi tiujn novajn karakterizaĵojn. La ĉefaj esplordirektoj inkluzivas: esploradon de optikaj karakterizaĵoj de WGM-mikrokavaĵo, esploradon pri fabrikado de mikrokavaĵo, esploradon pri aplikaĵo de mikrokavaĵo, ktp.
WGM-mikrokavaĵa biokemia sentado
En la eksperimento, la kvar-orda alt-orda WGM-reĝimo M1 (FIG. 1(a)) estis uzata por sensa mezurado. Kompare kun la malalt-orda reĝimo, la sentemo de la alt-orda reĝimo estis multe plibonigita (FIG. 1(b)).
Figuro 1. Resonanca reĝimo (a) de la mikrokapilara kavaĵo kaj ĝia koresponda refraktaindica sentemo (b)
Agordebla optika filtrilo kun alta Q-valoro
Unue, la radiala malrapide ŝanĝiĝanta cilindra mikrokavaĵo estas eltirita, kaj poste la ondolonga agordo povas esti atingita per meĥanike movo de la kupliga pozicio surbaze de la principo de formo-grandeco ekde la resonanca ondolongo (Figuro 2 (a)). La agordebla funkciado kaj filtra bendlarĝo estas montritaj en Figuro 2 (b) kaj (c). Krome, la aparato povas realigi optikan delokiĝsensadon kun subnanometra precizeco.
Figuro 2. Skemo de agordebla optika filtrilo (a), agordebla rendimento (b) kaj filtrila bendlarĝo (c)
WGM-mikrofluida gutresonatoro
En la mikrofluida ĉipo, precipe por la guteto en la oleo (guteto en oleo), pro la karakterizaĵoj de la surfaca tensio, por diametroj de dekoj aŭ eĉ centoj da mikrometroj, ĝi estos suspendita en la oleo, formante preskaŭ perfektan sferon. Per la optimumigo de refrakta indico, la guteto mem estas perfekta sfera resonatoro kun kvalitfaktoro pli ol 108. Ĝi ankaŭ evitas la problemon de vaporiĝo en la oleo. Por relative grandaj gutetoj, ili "sidos" sur la supraj aŭ malsupraj flankmuroj pro densecaj diferencoj. Ĉi tiu tipo de guteto povas uzi nur la lateralan ekscitan reĝimon.
Afiŝtempo: 23-a de oktobro 2023