La micronanofotónica estudia principalmente la ley de interacción entre la luz y la materia a escala micro y nano y su aplicación en la generación, transmisión, regulación, detección y detección de luz. Los dispositivos de longitud de onda de micronanofotónica pueden mejorar eficazmente el grado de integración de fotones, y se espera que integren dispositivos fotónicos en un pequeño chip óptico como los chips electrónicos. La plasmónica de nanosuperficies es un nuevo campo de la micronanofotónica, que estudia principalmente la interacción entre la luz y la materia en nanoestructuras metálicas. Tiene las características de tamaño pequeño, alta velocidad y superación del límite de difracción tradicional. La estructura de guía de ondas de nanoplasma, que tiene buenas características de filtrado de resonancia y mejora del campo local, es la base del nanofiltro, el multiplexor por división de longitud de onda, el interruptor óptico, el láser y otros dispositivos micronanoópticos. Las microcavidades ópticas confinan la luz a regiones diminutas y mejoran enormemente la interacción entre la luz y la materia. Por lo tanto, la microcavidad óptica con alto factor de calidad es una forma importante de detección y detección de alta sensibilidad.
microcavidad WGM
En los últimos años, la microcavidad óptica ha atraído mucha atención debido a su gran potencial de aplicación y importancia científica. La microcavidad óptica consta principalmente de microesferas, microcolumnas, microanillos y otras geometrías. Es una especie de resonador óptico morfológico dependiente. Las ondas de luz en las microcavidades se reflejan completamente en la interfaz de la microcavidad, lo que da como resultado un modo de resonancia llamado modo de galería susurrante (WGM). En comparación con otros resonadores ópticos, los microresonadores tienen las características de alto valor Q (superior a 106), volumen de modo bajo, tamaño pequeño y fácil integración, etc., y se han aplicado a detección bioquímica de alta sensibilidad, láser de umbral ultrabajo y acción no lineal. Nuestro objetivo de investigación es encontrar y estudiar las características de diferentes estructuras y diferentes morfologías de microcavidades, y aplicar estas nuevas características. Las principales direcciones de investigación incluyen: investigación de características ópticas de microcavidades WGM, investigación de fabricación de microcavidades, investigación de aplicaciones de microcavidades, etc.
Detección bioquímica de microcavidades WGM
En el experimento, se utilizó el modo M1 WGM de cuatro órdenes y orden superior (FIG. 1(a)) para la medición de detección. En comparación con el modo de orden bajo, la sensibilidad del modo de orden alto mejoró enormemente (FIG. 1(b)).
Figura 1. Modo de resonancia (a) de la cavidad microcapilar y su correspondiente sensibilidad del índice de refracción (b)
Filtro óptico sintonizable con alto valor Q
Primero, se extrae la microcavidad cilíndrica radial que cambia lentamente y luego se puede lograr la sintonización de la longitud de onda moviendo mecánicamente la posición de acoplamiento según el principio del tamaño de la forma desde la longitud de onda resonante (Figura 2 (a)). El rendimiento sintonizable y el ancho de banda de filtrado se muestran en la Figura 2 (b) y (c). Además, el dispositivo puede realizar detección de desplazamiento óptico con precisión subnanométrica.
Figura 2. Diagrama esquemático del filtro óptico sintonizable (a), rendimiento sintonizable (b) y ancho de banda del filtro (c)
Resonador de gota de microfluidos WGM
en el chip de microfluidos, especialmente para la gota en el aceite (gotita en aceite), debido a las características de la tensión superficial, para el diámetro de decenas o incluso cientos de micras, quedará suspendida en el aceite, formando una casi esfera perfecta. Mediante la optimización del índice de refracción, la gota en sí es un resonador esférico perfecto con un factor de calidad superior a 108. También evita el problema de la evaporación en el aceite. En el caso de gotas relativamente grandes, se “asentarán” en las paredes laterales superiores o inferiores debido a las diferencias de densidad. Este tipo de gota sólo puede utilizar el modo de excitación lateral.
Hora de publicación: 23 de octubre de 2023