X'inhi l-mikro-nano fotonika?

Il-mikro-nano fotonika tistudja prinċipalment il-liġi tal-interazzjoni bejn id-dawl u l-materja fuq skala mikro u nano u l-applikazzjoni tagħha fil-ġenerazzjoni, it-trażmissjoni, ir-regolazzjoni, id-detezzjoni u s-sensing tad-dawl. L-apparati sub-wavelength tal-mikro-nano fotonika jistgħu jtejbu b'mod effettiv il-grad ta' integrazzjoni tal-fotoni, u huwa mistenni li jintegra apparati fotoniċi f'ċippa ottika żgħira bħal ċipep elettroniċi. Il-plasmonika nano-wiċċ hija qasam ġdid tal-mikro-nano fotonika, li tistudja prinċipalment l-interazzjoni bejn id-dawl u l-materja f'nanostrutturi tal-metall. Għandha l-karatteristiċi ta' daqs żgħir, veloċità għolja u s-superament tal-limitu tradizzjonali tad-diffrazzjoni. L-istruttura nanoplasma-waveguide, li għandha titjib tajjeb tal-kamp lokali u karatteristiċi ta' filtrazzjoni tar-reżonanza, hija l-bażi tan-nano-filtru, multiplexer tad-diviżjoni tal-wavelength, swiċċ ottiku, laser u apparati ottiċi mikro-nano oħra. Il-mikrokavitajiet ottiċi jillimitaw id-dawl għal reġjuni żgħar u jtejbu ħafna l-interazzjoni bejn id-dawl u l-materja. Għalhekk, il-mikrokavità ottika b'fattur ta' kwalità għolja hija mod importanti ta' sensing u detezzjoni ta' sensittività għolja.

Mikrokavità WGM

Fi snin reċenti, il-mikrokavità ottika ġibdet ħafna attenzjoni minħabba l-potenzjal kbir ta' applikazzjoni u s-sinifikat xjentifiku tagħha. Il-mikrokavità ottika tikkonsisti prinċipalment minn mikrosfera, mikrokolonna, mikroċrieki u ġeometriji oħra. Huwa tip ta' reżonatur ottiku dipendenti fuq il-morfologija. Il-mewġ tad-dawl fil-mikrokavitajiet huma riflessi kompletament fl-interfaċċja tal-mikrokavità, li jirriżulta f'modalità ta' reżonanza msejħa modalità ta' gallerija ta' whispering (WGM). Meta mqabbla ma' reżonaturi ottiċi oħra, il-mikroreżonaturi għandhom il-karatteristiċi ta' valur Q għoli (akbar minn 106), volum baxx tal-modalità, daqs żgħir u integrazzjoni faċli, eċċ., u ġew applikati għal sensing bijokimiku ta' sensittività għolja, laser b'limitu ultra-baxx u azzjoni mhux lineari. L-għan tar-riċerka tagħna huwa li nsibu u nistudjaw il-karatteristiċi ta' strutturi differenti u morfoloġiji differenti ta' mikrokavitajiet, u li napplikaw dawn il-karatteristiċi ġodda. Id-direzzjonijiet ewlenin tar-riċerka jinkludu: riċerka dwar il-karatteristiċi ottiċi tal-mikrokavità WGM, riċerka dwar il-fabbrikazzjoni tal-mikrokavità, riċerka dwar l-applikazzjoni tal-mikrokavità, eċċ.

Sensazzjoni bijokimika tal-mikrokavità WGM

Fl-esperiment, il-modalità WGM ta' ordni għolja b'erba' ordnijiet M1 (FIG. 1(a)) intużat għall-kejl tas-sensing. Meta mqabbla mal-modalità ta' ordni baxxa, is-sensittività tal-modalità ta' ordni għolja tjiebet ħafna (FIG. 1(b)).

Figura 1. Modalità ta' reżonanza (a) tal-kavità mikrokapillari u s-sensittività tal-indiċi refrattiv korrispondenti tagħha (b)

Filtru ottiku sintonizzabbli b'valur Q għoli

L-ewwel, il-mikrokavità ċilindrika radjali li tinbidel bil-mod tinġibed 'il barra, u mbagħad l-irfinar tat-tul tal-mewġa jista' jinkiseb billi l-pożizzjoni tal-akkoppjar tiġi mċaqalqa mekkanikament abbażi tal-prinċipju tad-daqs tal-forma peress li t-tul tal-mewġa huwa reżonanti (Figura 2 (a)). Il-prestazzjoni aġġustabbli u l-bandwidth tal-filtrazzjoni huma murija fil-Figura 2 (b) u (c). Barra minn hekk, l-apparat jista' jirrealizza sensing ta' spostament ottiku bi preċiżjoni sub-nanometru.

Figura 2. Dijagramma skematika tal-filtru ottiku sintonizzabbli (a), il-prestazzjoni sintonizzabbli (b) u l-bandwidth tal-filtru (c)

Reżonatur tal-qatra mikrofluidika WGM

Fiċ-ċippa mikrofluwidika, speċjalment għall-qatra fiż-żejt (qatra fiż-żejt), minħabba l-karatteristiċi tat-tensjoni tal-wiċċ, għad-dijametru ta' għexieren jew saħansitra mijiet ta' mikroni, din tkun sospiża fiż-żejt, u tifforma sfera kważi perfetta. Permezz tal-ottimizzazzjoni tal-indiċi refrattiv, il-qatra nnifisha hija reżonatur sferiku perfett b'fattur ta' kwalità ta' aktar minn 108. Tevita wkoll il-problema tal-evaporazzjoni fiż-żejt. Għal qtar relattivament kbar, dawn "joqogħdu" fuq il-ħitan tal-ġenb ta' fuq jew ta' isfel minħabba differenzi fid-densità. Dan it-tip ta' qatra jista' juża biss il-modalità ta' eċċitazzjoni laterali.