माइक्रो-नैनो फोटोनिक्स भनेको के हो?

माइक्रो-नानो फोटोनिक्सले मुख्यतया माइक्रो र नानो स्केलमा प्रकाश र पदार्थ बीचको अन्तरक्रियाको नियम र प्रकाश उत्पादन, प्रसारण, नियमन, पत्ता लगाउने र सेन्सिङमा यसको प्रयोगको अध्ययन गर्दछ। माइक्रो-नानो फोटोनिक्स सब-वेभलेन्थ उपकरणहरूले प्रभावकारी रूपमा फोटोन एकीकरणको डिग्री सुधार गर्न सक्छ, र यसले फोटोनिक उपकरणहरूलाई इलेक्ट्रोनिक चिपहरू जस्तै सानो अप्टिकल चिपमा एकीकृत गर्ने अपेक्षा गरिएको छ। नानो-सतह प्लाज्मोनिक्स माइक्रो-नानो फोटोनिक्सको नयाँ क्षेत्र हो, जसले मुख्यतया धातु न्यानोस्ट्रक्चरहरूमा प्रकाश र पदार्थ बीचको अन्तरक्रियाको अध्ययन गर्दछ। यसमा सानो आकार, उच्च गति र परम्परागत विवर्तन सीमालाई पार गर्ने विशेषताहरू छन्। नानोप्लाज्मा-वेभगाइड संरचना, जसमा राम्रो स्थानीय क्षेत्र वृद्धि र अनुनाद फिल्टरिंग विशेषताहरू छन्, नानो-फिल्टर, वेभलेन्थ डिभिजन मल्टिप्लेक्सर, अप्टिकल स्विच, लेजर र अन्य माइक्रो-नानो अप्टिकल उपकरणहरूको आधार हो। अप्टिकल माइक्रोकाभिटीहरूले प्रकाशलाई सानो क्षेत्रहरूमा सीमित गर्दछ र प्रकाश र पदार्थ बीचको अन्तरक्रियालाई धेरै बढाउँछ। तसर्थ, उच्च गुणस्तरको कारकको साथ अप्टिकल माइक्रोकैभिटी उच्च संवेदनशीलता सेन्सिङ र पत्ता लगाउने एक महत्त्वपूर्ण तरिका हो।

WGM microcavity

हालैका वर्षहरूमा, अप्टिकल माइक्रोकैभिटीले यसको ठूलो प्रयोग क्षमता र वैज्ञानिक महत्त्वको कारणले धेरै ध्यान आकर्षित गरेको छ। अप्टिकल माइक्रोकैभिटीमा मुख्यतया माइक्रोस्फियर, माइक्रोकोलम, माइक्रोरिङ र अन्य ज्यामितिहरू हुन्छन्। यो एक प्रकारको मोर्फोलोजिक निर्भर अप्टिकल रेजोनेटर हो। माइक्रोकाभिटीहरूमा प्रकाश तरंगहरू माइक्रोकाभिटी इन्टरफेसमा पूर्ण रूपमा प्रतिबिम्बित हुन्छन्, जसको परिणामस्वरूप व्हिस्परिङ ग्यालरी मोड (WGM) भनिन्छ। अन्य अप्टिकल रेजोनेटरहरूसँग तुलना गर्दा, माइक्रोरेसोनेटरहरूसँग उच्च Q मान (१०६ भन्दा बढी), कम मोड भोल्युम, सानो आकार र सजिलो एकीकरण, आदिको विशेषताहरू छन्, र उच्च-संवेदनशीलता बायोकेमिकल सेन्सिङ, अल्ट्रा-लो थ्रेसहोल्ड लेजर र लागू गरिएको छ। ननलाइनर कार्य। हाम्रो अनुसन्धान लक्ष्य विभिन्न संरचनाहरू र माइक्रोकाभिटीहरूको विभिन्न आकारका विशेषताहरू खोज्नु र अध्ययन गर्नु हो, र यी नयाँ विशेषताहरू लागू गर्नु हो। मुख्य अनुसन्धान निर्देशनहरू समावेश छन्: WGM microcavity को अप्टिकल विशेषताहरु अनुसन्धान, microcavity को निर्माण अनुसन्धान, microcavity को आवेदन अनुसन्धान, आदि।

WGM माइक्रोकैविटी बायोकेमिकल सेन्सिङ

प्रयोगमा, चार-अर्डर उच्च-अर्डर WGM मोड M1(FIG। 1(a)) सेन्सिङ मापनको लागि प्रयोग गरिएको थियो। कम-अर्डर मोडको तुलनामा, उच्च-अर्डर मोडको संवेदनशीलता धेरै सुधारिएको थियो (FIG। 1(b))।

चित्र 1. माइक्रोकेपिलरी गुहा को अनुनाद मोड (a) र यसको संगत अपवर्तक सूचकांक संवेदनशीलता (b)

उच्च Q मानको साथ ट्यून गर्न मिल्ने अप्टिकल फिल्टर

पहिले, रेडियल बिस्तारै परिवर्तन हुने बेलनाकार माइक्रोकैभिटी बाहिर निकालिन्छ, र त्यसपछि रेसोनन्ट तरंगदैर्ध्य (चित्र 2 (a)) देखि आकार आकारको सिद्धान्तमा आधारित युग्मन स्थितिलाई मेकानिकली रूपमा सारेर तरंगदैर्ध्य ट्युनिङ हासिल गर्न सकिन्छ। ट्युनेबल प्रदर्शन र फिल्टरिङ ब्यान्डविथ चित्र 2 (b) र (c) मा देखाइएको छ। थप रूपमा, उपकरणले सब-नैनोमिटर सटीकताको साथ अप्टिकल विस्थापन सेन्सिङ महसुस गर्न सक्छ।

चित्र 2. ट्युनेबल अप्टिकल फिल्टर (ए), ट्युनेबल कार्यसम्पादन (b) र फिल्टर ब्यान्डविथ (c) को योजनाबद्ध रेखाचित्र

WGM माइक्रोफ्लुइडिक ड्रप रेजोनेटर

माइक्रोफ्लुइडिक चिपमा, विशेष गरी तेलको थोपा (थोपा इन-तेल) को लागि, सतह तनावको विशेषताहरूको कारण, दसौं वा सयौं माइक्रोनको व्यासको लागि, यो तेलमा निलम्बित हुनेछ, लगभग बनाउँछ। सिद्ध क्षेत्र। अपवर्तक सूचकांकको अप्टिमाइजेसनको माध्यमबाट, ड्रपलेट आफैंमा 108 भन्दा बढीको गुणस्तर कारकको साथ एक उत्तम गोलाकार रेजोनेटर हो। यसले तेलमा वाष्पीकरणको समस्यालाई पनि जोगाउँछ। अपेक्षाकृत ठूला थोपाहरूको लागि, तिनीहरू घनत्व भिन्नताहरूको कारण माथिल्लो वा तल्लो छेउको पर्खालहरूमा "बस्छन्"। यस प्रकारको ड्रपलेटले पार्श्व उत्तेजना मोड मात्र प्रयोग गर्न सक्छ।