میکرو نانو فوتونیک چیست؟

فوتونیک میکرو نانو عمدتاً قانون برهمکنش نور و ماده در مقیاس میکرو و نانو و کاربرد آن در تولید، انتقال، تنظیم، تشخیص و سنجش نور را مطالعه می کند. دستگاه های با طول موج میکرو نانو فوتونیک می توانند به طور موثر درجه ادغام فوتون را بهبود بخشند و انتظار می رود که دستگاه های فوتونیکی را در یک تراشه نوری کوچک مانند تراشه های الکترونیکی ادغام کند. پلاسمونیک‌های سطحی نانو رشته جدیدی از فوتونیک میکرو نانو است که عمدتاً برهمکنش بین نور و ماده در نانوساختارهای فلزی را مطالعه می‌کند. دارای ویژگی های اندازه کوچک، سرعت بالا و غلبه بر حد پراش سنتی است. ساختار نانوپلاسما موجبر، که دارای ویژگی های تقویت میدان محلی و فیلتر تشدید خوبی است، اساس نانو فیلتر، مالتی پلکسر تقسیم طول موج، سوئیچ نوری، لیزر و سایر دستگاه های میکرو نانو نوری است. ریزحفره های نوری نور را به مناطق کوچک محدود می کنند و تعامل بین نور و ماده را تا حد زیادی افزایش می دهند. بنابراین، ریزحفره نوری با فاکتور کیفیت بالا راه مهمی برای سنجش و تشخیص با حساسیت بالا است.

میکرو حفره WGM

در سال های اخیر، ریزحفره نوری به دلیل پتانسیل کاربردی زیاد و اهمیت علمی آن، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. ریزحفره نوری عمدتاً از میکروسفر، ریز ستون، ریز حلقه و سایر هندسه ها تشکیل شده است. این نوعی تشدید کننده نوری وابسته به مورفولوژیک است. امواج نور در ریزحفره ها به طور کامل در سطح مشترک ریزحفره منعکس می شوند و در نتیجه حالت تشدید به نام حالت گالری پچ پچ (WGM) ایجاد می شود. در مقایسه با سایر تشدید کننده های نوری، میکرورزوناتورها دارای ویژگی های مقدار Q بالا (بیشتر از 106)، حجم حالت کم، اندازه کوچک و ادغام آسان و غیره هستند و برای سنجش بیوشیمیایی با حساسیت بالا، لیزر آستانه فوق العاده کم و عمل غیر خطی هدف تحقیق ما یافتن و مطالعه ویژگی‌های ساختارهای مختلف و مورفولوژی‌های مختلف ریزحفره‌ها و اعمال این ویژگی‌های جدید است. جهت‌های اصلی تحقیق عبارتند از: تحقیقات ویژگی‌های نوری ریزحفره WGM، تحقیقات ساخت میکروکاویت، تحقیقات کاربردی میکروکاویت و غیره.

سنجش بیوشیمیایی ریزحفره WGM

در آزمایش، حالت WGM مرتبه بالا M1 (شکل 1(a)) برای سنجش سنجش استفاده شد. در مقایسه با حالت مرتبه پایین، حساسیت حالت مرتبه بالا بسیار بهبود یافته است (شکل 1(b)).

شکل 1. حالت تشدید (الف) حفره میکروکاپیلاری و حساسیت ضریب شکست مربوطه آن (ب)

فیلتر نوری قابل تنظیم با مقدار Q بالا

ابتدا، ریزحفره استوانه‌ای شعاعی که به آرامی در حال تغییر است بیرون کشیده می‌شود و سپس تنظیم طول موج را می‌توان با حرکت مکانیکی موقعیت جفت بر اساس اصل اندازه شکل از طول موج رزونانس به دست آورد (شکل 2 (الف)). عملکرد قابل تنظیم و پهنای باند فیلتر در شکل 2 (ب) و (ج) نشان داده شده است. علاوه بر این، این دستگاه می‌تواند حسگر جابجایی نوری را با دقت زیر نانومتری انجام دهد.

شکل 2. نمودار شماتیک فیلتر نوری قابل تنظیم (a)، عملکرد قابل تنظیم (b) و پهنای باند فیلتر (c)

تشدید کننده قطره میکروسیال WGM

در تراشه میکروسیال، به ویژه برای قطره در روغن (قطره در روغن)، به دلیل ویژگی های کشش سطحی، برای قطر ده ها یا حتی صدها میکرون، در روغن معلق می شود و تقریباً یک کره کامل از طریق بهینه سازی ضریب شکست، قطره خود یک تشدید کننده کروی کامل با ضریب کیفیت بیش از 108 است. همچنین از مشکل تبخیر در روغن جلوگیری می کند. برای قطرات نسبتاً بزرگ، به دلیل اختلاف چگالی، روی دیواره های جانبی بالایی یا پایینی "نشسته" می شوند. این نوع قطره فقط می تواند از حالت تحریک جانبی استفاده کند.