میکرو-نانوفوتونیک عمدتاً قانون برهمکنش بین نور و ماده در مقیاس میکرو و نانو و کاربرد آن در تولید، انتقال، تنظیم، تشخیص و حسگری نور را مطالعه می‌کند. دستگاه‌های زیر طول موج میکرو-نانوفوتونیک می‌توانند به طور مؤثر درجه ادغام فوتون را بهبود بخشند و انتظار می‌رود دستگاه‌های فوتونی را در یک تراشه نوری کوچک مانند تراشه‌های الکترونیکی ادغام کنند. پلاسمونیک سطحی نانو، زمینه جدیدی از میکرو-نانوفوتونیک است که عمدتاً برهمکنش بین نور و ماده را در نانوساختارهای فلزی مطالعه می‌کند. این پلاسمونیک دارای ویژگی‌های اندازه کوچک، سرعت بالا و غلبه بر حد پراش سنتی است. ساختار موجبر-نانوپلاسما که دارای ویژگی‌های تقویت میدان محلی خوب و فیلترینگ رزونانس است، اساس نانو-فیلتر، مالتی‌پلکسر تقسیم طول موج، سوئیچ نوری، لیزر و سایر دستگاه‌های نوری میکرو-نانو است. میکروکاواک‌های نوری، نور را به نواحی کوچک محدود می‌کنند و برهمکنش بین نور و ماده را به میزان زیادی افزایش می‌دهند. بنابراین، میکروکاواک نوری با ضریب کیفیت بالا، راهی مهم برای حسگری و تشخیص با حساسیت بالا است.
ریزحفره WGM
در سال‌های اخیر، ریزحفره نوری به دلیل پتانسیل کاربردی بالا و اهمیت علمی آن، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. ریزحفره نوری عمدتاً از میکروکره، میکروستون، میکروحلقه و هندسه‌های دیگر تشکیل شده است. این نوعی تشدیدگر نوری وابسته به مورفولوژی است. امواج نور در ریزحفره‌ها به طور کامل در سطح مشترک ریزحفره منعکس می‌شوند و در نتیجه یک حالت تشدید به نام حالت گالری نجوا (WGM) ایجاد می‌شود. در مقایسه با سایر تشدیدگرهای نوری، ریزحفره‌ها دارای ویژگی‌های مقدار Q بالا (بیشتر از 106)، حجم کم مد، اندازه کوچک و ادغام آسان و غیره هستند و در حسگرهای بیوشیمیایی با حساسیت بالا، لیزر آستانه بسیار پایین و عملکرد غیرخطی به کار گرفته شده‌اند. هدف تحقیق ما یافتن و مطالعه ویژگی‌های ساختارهای مختلف و مورفولوژی‌های مختلف ریزحفره‌ها و به کارگیری این ویژگی‌های جدید است. جهت‌گیری‌های اصلی تحقیق شامل موارد زیر است: تحقیق در مورد ویژگی‌های نوری ریزحفره WGM، تحقیق در مورد ساخت ریزحفره، تحقیق در مورد کاربرد ریزحفره و غیره.
حسگر بیوشیمیایی ریزحفره WGM
در این آزمایش، از مد WGM مرتبه بالای چهار M1 (شکل 1 (الف)) برای اندازه‌گیری حسگری استفاده شد. در مقایسه با مد مرتبه پایین، حساسیت مد مرتبه بالا به میزان زیادی بهبود یافت (شکل 1 (ب)).
شکل 1. مد رزونانس (الف) حفره میکرومویرگی و حساسیت ضریب شکست متناظر با آن (ب)
فیلتر نوری قابل تنظیم با مقدار Q بالا
ابتدا، میکروکاواک استوانه‌ای با تغییر شعاعی آهسته بیرون کشیده می‌شود و سپس تنظیم طول موج را می‌توان با حرکت مکانیکی موقعیت کوپلینگ بر اساس اصل اندازه شکل از طول موج رزونانس انجام داد (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 حسگری جابجایی نوری را با دقت زیر نانومتر انجام دهد.
شکل 2. نمودار شماتیک فیلتر نوری قابل تنظیم (الف)، عملکرد قابل تنظیم (ب) و پهنای باند فیلتر (ج)
تشدیدگر قطره‌ای میکروفلوئیدیک WGM
در تراشه میکروفلوئیدیک، به ویژه برای قطره در روغن (قطره در روغن)، به دلیل ویژگی‌های کشش سطحی، برای قطر ده‌ها یا حتی صدها میکرون، در روغن معلق خواهد بود و یک کره تقریباً کامل تشکیل می‌دهد. از طریق بهینه‌سازی ضریب شکست، خود قطره یک تشدیدگر کروی کامل با ضریب کیفیت بیش از 108 است. همچنین از مشکل تبخیر در روغن جلوگیری می‌شود. برای قطرات نسبتاً بزرگ، آنها به دلیل اختلاف چگالی روی دیواره‌های جانبی بالا یا پایین "می‌نشینند". این نوع قطره فقط می‌تواند از حالت تحریک جانبی استفاده کند.
زمان ارسال: ۲۳ اکتبر ۲۰۲۳