מה זה פוטוניקה של מיקרו-ננו?

פוטוניקה של מיקרו-ננו בוחנת בעיקר את חוק האינטראקציה בין אור לחומר בסולם מיקרו וננו ויישומו בייצור אור, העברה, ויסות, איתור וחישה. מכשירי אורך גל של מיקרו-ננו פוטוניקה יכולים לשפר ביעילות את מידת שילוב הפוטונים, והיא צפויה לשלב מכשירים פוטוניים בשבב אופטי קטן כמו שבבים אלקטרוניים. פלסמוניקה של ננו-שטח הוא תחום חדש של פוטוניקס מיקרו-ננו, אשר בעיקר חוקר את האינטראקציה בין אור לחומר במבני ננו-מתכת. יש לו מאפיינים של גודל קטן, מהירות גבוהה והתגברות על מגבלת ההפרדה המסורתית. מבנה ננו-פלזמה-גל, בעל מאפייני שיפור שדה מקומיים טובים ומאפייני סינון תהודה, הוא הבסיס למגביל ננו-פילטר, מרבב אורך גל, מתג אופטי, לייזר ומכשירים אופטיים אחרים של מיקרו-ננו. מיקרו -קוואציות אופטיות מגבירות אור לאזורים זעירים ומשפרות מאוד את האינטראקציה בין אור לחומר. לפיכך, המיקרו -חללי האופטי עם גורם איכותי הוא דרך חשובה לחישה וגילוי רגישות גבוהה.

מיקרוציוויטי WGM

בשנים האחרונות, מיקרו -ויטי אופטי משך תשומת לב רבה בגלל פוטנציאל היישום הגדול והמשמעות המדעית שלו. המיקרו -חללי האופטי מורכב בעיקר ממיקרוספרה, מיקרו -עמוד, מיקרורינג וגיאומטריות אחרות. זהו סוג של מהודה אופטית תלויה מורפולוגית. גלי אור במיקרו -קוואציות באים לידי ביטוי במלואם בממשק המיקרו -ויטי, וכתוצאה מכך מצב תהודה הנקרא מצב גלריה לחיקה (WGM). בהשוואה לתהודות אופטיות אחרות, למיקרו-סידורים יש מאפיינים של ערך Q גבוה (יותר מ- 106), נפח מצב נמוך, גודל קטן ושילוב קל וכו ', והוחלו על חישה ביוכימית רגישות גבוהה, לייזר סף נמוך במיוחד ופעולה לא לינארית. מטרת המחקר שלנו היא למצוא וללמוד את המאפיינים של מבנים שונים ומורפולוגיות שונות של מיקרו -קוואציות, וליישם מאפיינים חדשים אלה. כיווני המחקר העיקריים כוללים: מחקר מאפיינים אופטיים של מיקרו -ויטיות WGM, מחקר ייצור של מיקרו -חלוקות, מחקר יישומים של מיקרו -ויטי וכו '.

חישה ביוכימית מיקרו -ויטי של WGM

בניסוי נעשה שימוש במצב WGM M1 (איור 1 (א)) עם ארבע סדר. בהשוואה למצב בסדר גודל נמוך, שופרה מאוד את הרגישות של המצב בסדר גודל גבוה (איור 1 (ב)).

איור 1. איור 1. מצב תהודה (א) של חלל המיקרו -קפילרי ורגישותו למדד השבירה המתאים (ב)

פילטר אופטי מתאים עם ערך Q גבוה

ראשית, הרדיאלי המשתנה לאט מיקרו -קווליות נשלף החוצה, ואז ניתן להשיג את כוונון אורך הגל על ​​ידי הזזת מכנית את מיקום הצימוד על סמך העיקרון של גודל הצורה מאז אורך הגל התהודה (איור 2 (א)). הביצועים הניתנים לכוונון ורוחב הפס הסינון מוצגים באיור 2 (ב) ו- (ג). בנוסף, המכשיר יכול לממש חישת תזוזה אופטית ברמת דיוק תת-ננומטר.

איור 2. תרשים סכמטי של פילטר אופטי הניתן לכוונון (A), ביצועים מכוונים (B) ורוחב פס פילטר (C)

מהוד ירידה מיקרו -פלואידי WGM

בשבב המיקרו-פלואידי, במיוחד עבור הטיפה בשמן (טיפה בשמן), בגלל המאפיינים של מתח פני השטח, בקוטר העשרות או אפילו מאות מיקרון, הוא יושעה בשמן ויוצר תחום כמעט מושלם. באמצעות אופטימיזציה של מדד השבירה, הטיפה עצמה היא מהדהד כדורי מושלם עם גורם איכותי של יותר מ- 108. היא גם נמנעת מבעיית האידוי בשמן. עבור טיפות גדולות יחסית, הן "ישבו" על קירות הצד העליון או התחתון בגלל הבדלי צפיפות. סוג זה של טיפה יכולה להשתמש רק במצב עירור לרוחב.