micro-nano photonics คืออะไร?

micro-nano photonics ส่วนใหญ่ศึกษากฎของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงและสสารในระดับไมโครและนาโนและการประยุกต์ใช้ในการสร้างแสงการส่งสัญญาณการควบคุมการตรวจจับและการตรวจจับ อุปกรณ์ความยาวคลื่นย่อยของ Micro-Nano Photonics สามารถปรับปรุงระดับการรวมโฟตอนได้อย่างมีประสิทธิภาพและคาดว่าจะรวมอุปกรณ์โทนิคเข้ากับชิปออปติคัลขนาดเล็กเช่นชิปอิเล็กทรอนิกส์ Nano-Surface Plasmonics เป็นสาขาใหม่ของ micro-nano photonics ซึ่งส่วนใหญ่ศึกษาการทำงานร่วมกันระหว่างแสงและสสารในโครงสร้างนาโนโลหะ มันมีลักษณะที่มีขนาดเล็กความเร็วสูงและเอาชนะขีด จำกัด การเลี้ยวเบนแบบดั้งเดิม โครงสร้าง Nanoplasma-Waveguide ซึ่งมีการเพิ่มประสิทธิภาพภาคสนามในท้องถิ่นที่ดีและลักษณะการกรองเรโซแนนซ์เป็นพื้นฐานของการกรองนาโน, มัลติเพล็กเซอร์ความยาวคลื่น, สวิตช์ออปติคัล, เลเซอร์และอุปกรณ์ออปติคัลไมโคร-นาโนอื่น ๆ จุลภาคแบบออพติคอล จำกัด แสงไปยังพื้นที่เล็ก ๆ และช่วยเพิ่มปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงและสสารอย่างมาก ดังนั้น microcavity ออปติคอลที่มีปัจจัยคุณภาพสูงจึงเป็นวิธีที่สำคัญในการตรวจจับและตรวจจับความไวสูง

WGM microcavity

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาจุลภาคแบบออพติคอลได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากมีศักยภาพในการใช้งานที่ยอดเยี่ยมและความสำคัญทางวิทยาศาสตร์ microcavity เชิงแสงส่วนใหญ่ประกอบด้วย microsphere, microcolumn, microring และรูปทรงเรขาคณิตอื่น ๆ มันเป็นตัวสะท้อนแสงแบบพึ่งพาสัณฐานวิทยา คลื่นแสงใน microcavities สะท้อนให้เห็นอย่างเต็มที่ที่ส่วนต่อประสาน microcavity ส่งผลให้โหมดเรโซแนนซ์เรียกว่า Whispering Gallery Mode (WGM) เมื่อเปรียบเทียบกับตัวสะท้อนแสงอื่น ๆ ไมโครสโคปมีลักษณะของค่า Q สูง (มากกว่า 106) ปริมาตรโหมดต่ำขนาดเล็กและการรวมง่าย ฯลฯ และได้ถูกนำไปใช้กับการตรวจจับทางชีวเคมีความไวสูง เป้าหมายการวิจัยของเราคือการค้นหาและศึกษาลักษณะของโครงสร้างที่แตกต่างกันและสัณฐานวิทยาที่แตกต่างกันของ microcavities และเพื่อใช้คุณลักษณะใหม่เหล่านี้ ทิศทางการวิจัยหลัก ได้แก่ : การวิจัยลักษณะทางแสงของ WGM microcavity, การวิจัยการผลิตของ microcavity, การวิจัยแอปพลิเคชันของ microcavity ฯลฯ

WGM Microcavity Sensing

ในการทดลองใช้โหมด WGM ลำดับสูงสี่ลำดับ M1 (รูปที่ 1 (a)) ถูกใช้สำหรับการตรวจจับการวัด เมื่อเทียบกับโหมดลำดับต่ำความไวของโหมดลำดับสูงได้รับการปรับปรุงอย่างมาก (รูปที่ 1 (b))

รูปที่ 1. โหมดเรโซแนนซ์ (a) ของโพรงไมโครวาลารีและความไวของดัชนีการหักเหของแสงที่สอดคล้องกัน (B)

ตัวกรองออปติคัลที่ปรับได้พร้อมค่า q สูง

ครั้งแรกที่รัศมีการเปลี่ยนรูปทรงกระบอกอย่างช้าๆจะถูกดึงออกมาจากนั้นการปรับความยาวคลื่นสามารถทำได้โดยการเคลื่อนย้ายตำแหน่งการเชื่อมต่อทางกลไกตามหลักการของขนาดรูปร่างตั้งแต่ความยาวคลื่นเรโซแนนท์ (รูปที่ 2 (a)) ประสิทธิภาพที่ปรับได้และแบนด์วิดท์การกรองแสดงในรูปที่ 2 (b) และ (c) นอกจากนี้อุปกรณ์ยังสามารถตระหนักถึงการตรวจจับการกระจัดของแสงด้วยความแม่นยำของนาโนเมตรย่อย

รูปที่ 2 แผนผังแผนภาพของตัวกรองออปติคัลที่ปรับได้ (A), ประสิทธิภาพที่ปรับได้ (B) และแบนด์วิดท์ตัวกรอง (C)

WGM microfluidic drop resonator

ในชิป microfluidic โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับหยดในน้ำมัน (หยดน้ำในน้ำมัน) เนื่องจากลักษณะของความตึงผิวสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางของสิบหรือหลายร้อยไมครอนมันจะถูกแขวนในน้ำมัน ผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพของดัชนีการหักเหของแสงเองหยดตัวเองเป็นตัวสะท้อนทรงกลมที่สมบูรณ์แบบที่มีปัจจัยคุณภาพมากกว่า 108 นอกจากนี้ยังหลีกเลี่ยงปัญหาการระเหยในน้ำมัน สำหรับหยดที่ค่อนข้างใหญ่พวกเขาจะ“ นั่ง” บนผนังด้านบนหรือด้านล่างเนื่องจากความแตกต่างของความหนาแน่น หยดประเภทนี้สามารถใช้โหมดการกระตุ้นด้านข้างเท่านั้น