Mikro-nano fotonika uglavnom proučava zakon interakcije između svjetlosti i materije na mikro i nano skali te njegovu primjenu u generiranju svjetlosti, prijenosu, regulaciji, detekciji i osjećanju. Mikro-nano fotonički uređaji subvalnih duljina mogu učinkovito poboljšati stupanj integracije fotona, a očekuje se da će integrirati fotonske uređaje u mali optički čip poput elektroničkih čipova. Nano-površinska plazmonika je novo područje mikro-nano fotonike koje uglavnom proučava interakciju između svjetlosti i materije u metalnim nanostrukturama. Ima karakteristike male veličine, velike brzine i prevladavanja tradicionalnog difrakcijskog ograničenja. Struktura nanoplazma valovoda, koja ima dobra svojstva lokalnog pojačanja polja i rezonantnog filtriranja, osnova je nanofiltera, multipleksera s valnom podjelom, optičkog prekidača, lasera i drugih mikro-nano optičkih uređaja. Optičke mikrošupljine ograničavaju svjetlost na sićušna područja i uvelike poboljšavaju interakciju između svjetlosti i materije. Stoga je optička mikrošupljina s visokim faktorom kvalitete važan način osjećanja i detekcije visoke osjetljivosti.
WGM mikrošupljina
Posljednjih godina, optička mikrošupljina privukla je mnogo pozornosti zbog svog velikog potencijala primjene i znanstvenog značaja. Optička mikrošupljina uglavnom se sastoji od mikrosfera, mikrostupaca, mikroprstena i drugih geometrija. To je vrsta morfološki ovisnog optičkog rezonatora. Svjetlosni valovi u mikrošupljinama u potpunosti se reflektiraju na granici mikrošupljine, što rezultira rezonantnim načinom rada koji se naziva mod šaputajuće galerije (WGM). U usporedbi s drugim optičkim rezonatorima, mikrorezonatori imaju karakteristike visoke Q vrijednosti (veće od 106), niskog volumena moda, male veličine i jednostavne integracije itd., te su primijenjeni za visokoosjetljivo biokemijsko očitavanje, lasersko djelovanje s ultra-niskim pragom i nelinearno djelovanje. Naš istraživački cilj je pronaći i proučiti karakteristike različitih struktura i različitih morfologija mikrošupljina te primijeniti te nove karakteristike. Glavni istraživački smjerovi uključuju: istraživanje optičkih karakteristika WGM mikrošupljine, istraživanje izrade mikrošupljina, istraživanje primjene mikrošupljina itd.
Biokemijsko očitavanje WGM mikrošupljine
U eksperimentu je za mjerenje osjetljivosti korišten WGM mod višeg reda četiri reda M1 (SLIKA 1(a)). U usporedbi s modom nižeg reda, osjetljivost moda višeg reda znatno je poboljšana (SLIKA 1(b)).
Slika 1. Rezonantni način rada (a) mikrokapilarne šupljine i odgovarajuća osjetljivost indeksa loma (b)
Podesivi optički filter s visokom Q vrijednošću
Prvo se izvlači radijalna, polako mijenjajuća cilindrična mikrošupljina, a zatim se podešavanje valne duljine može postići mehaničkim pomicanjem položaja spajanja na temelju principa veličine oblika od rezonantne valne duljine (slika 2 (a)). Podesiva performansa i propusnost filtriranja prikazani su na slici 2 (b) i (c). Osim toga, uređaj može ostvariti optičko očitavanje pomaka s točnošću ispod nanometra.
Slika 2. Shematski dijagram podesivog optičkog filtra (a), podesivih performansi (b) i propusnosti filtra (c)
WGM mikrofluidni rezonator kapljica
U mikrofluidnom čipu, posebno za kapljicu u ulju (kapljica u ulju), zbog karakteristika površinske napetosti, za promjer od desetaka ili čak stotina mikrona, ona će biti suspendirana u ulju, formirajući gotovo savršenu sferu. Optimizacijom indeksa loma, sama kapljica je savršeni sferni rezonator s faktorom kvalitete većim od 108. Također se izbjegava problem isparavanja u ulju. Relativno velike kapljice će se "zaglaviti" na gornjim ili donjim bočnim stijenkama zbog razlika u gustoći. Ova vrsta kapljice može koristiti samo lateralni način pobuđivanja.
Vrijeme objave: 23. listopada 2023.