فوتونیک میکرو نانو چیست؟

فوتونیک میکرو نانو عمدتاً قانون تعامل بین نور و ماده در مقیاس میکرو و نانو و کاربرد آن در تولید نور ، انتقال ، تنظیم ، تشخیص و سنجش را مطالعه می کند. دستگاههای زیر موج میکرو نانو فوتونیک می توانند به طور موثری درجه ادغام فوتون را بهبود بخشند و انتظار می رود دستگاه های فوتونیک را در یک تراشه نوری کوچک مانند تراشه های الکترونیکی ادغام کنند. پلاسمونیک سطح نانو زمینه جدیدی از فوتونیک های میکرو نانو است که به طور عمده تعامل بین نور و ماده در نانوساختارهای فلزی را بررسی می کند. این ویژگی دارای اندازه کوچک ، سرعت بالا و غلبه بر حد پراش سنتی است. ساختار نانوپلاسما-واوگید ، که دارای ویژگی های خوب و فیلتر رزونانس محلی خوب است ، اساس نانو فیلتر ، مولتیپلکسر تقسیم طول موج ، سوئیچ نوری ، لیزر و سایر دستگاههای نوری میکرو نانو است. ریزگردها نوری نور را به مناطق ریز محدود می کنند و تعامل بین نور و ماده را تا حد زیادی تقویت می کنند. بنابراین ، ریزگردها نوری با فاکتور با کیفیت بالا یک روش مهم برای سنجش و تشخیص حساسیت بالا است.

ریزگردها WGM

در سالهای اخیر ، ریزگردهای نوری به دلیل پتانسیل کاربرد بسیار زیاد و اهمیت علمی مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. ریزگردهای نوری عمدتاً از میکروسفر ، میکروکلن ، ریزگرد و سایر هندسه ها تشکیل شده است. این نوعی طنین انداز نوری وابسته به مورفولوژیکی است. امواج نوری در ریزگردها به طور کامل در رابط ریزگردها منعکس می شوند و در نتیجه حالت رزونانس به نام حالت گالری Whispering (WGM) ایجاد می شود. در مقایسه با سایر تشدید کننده های نوری ، ریزگردها از ویژگی های Q بالا (بیشتر از 106) ، حجم کم حالت ، اندازه کوچک و ادغام آسان و غیره برخوردار هستند و در مورد سنجش بیوشیمیایی با حساسیت بالا ، لیزر آستانه فوق العاده کم و عمل غیرخطی استفاده شده اند. هدف تحقیق ما یافتن و مطالعه ویژگی های ساختارهای مختلف و مورفولوژی های مختلف ریزگردها و استفاده از این خصوصیات جدید است. دستورالعمل های اصلی تحقیق عبارتند از: تحقیقات ویژگی های نوری از ریزگردها WGM ، تحقیقات ساخت میکرواوری ، تحقیقات کاربردی ریزگردها و غیره.

سنجش بیوشیمیایی Microcavity WGM

در آزمایش ، از حالت WGM مرتبه بالا چهار مرتبه M1 (شکل 1 (A)) برای سنجش اندازه گیری استفاده شد. در مقایسه با حالت کم نظیر ، حساسیت حالت مرتبه بالا تا حد زیادی بهبود یافته است (شکل 1 (B)).

شکل 1. حالت رزونانس (A) حفره میکروکاپیلاری و حساسیت ضریب شکست مربوطه آن (B)

فیلتر نوری قابل تنظیم با مقدار q بالا

ابتدا شعاعی که به آرامی در حال تغییر میکروکاوی استوانه ای است ، بیرون کشیده می شود ، و سپس با حرکت مکانیکی موقعیت اتصال بر اساس اصل اندازه شکل از طول موج رزونانس ، تنظیم طول موج را می توان به دست آورد (شکل 2 (A)). پهنای باند عملکرد قابل تنظیم و فیلتر در شکل 2 (b) و (c) نشان داده شده است. علاوه بر این ، دستگاه می تواند با دقت زیر نانومتر سنجش نوری را تحقق بخشد.

شکل 2. نمودار شماتیک فیلتر نوری قابل تنظیم (A) ، عملکرد قابل تنظیم (B) و پهنای باند فیلتر (C)

Resonator قطره میکروسیالی WGM

در تراشه میکروسیالی ، به ویژه برای قطره موجود در روغن (قطرات داخل روغن) ، به دلیل ویژگی های تنش سطح ، برای قطر ده ها یا حتی صدها میکرون ، در روغن به حالت تعلیق در می آید و یک کره تقریباً کامل را تشکیل می دهد. از طریق بهینه سازی ضریب شکست ، خود قطره یک طنین انداز کروی کامل با ضریب کیفیت بیش از 108 است. همچنین از مشکل تبخیر در روغن جلوگیری می کند. برای قطرات نسبتاً بزرگ ، آنها به دلیل اختلاف چگالی روی دیواره های جانبی فوقانی یا پایین "می نشینند". این نوع قطرات فقط می تواند از حالت تحریک جانبی استفاده کند.