D'Mikro-Nano-Photoniik ënnersicht haaptsächlech d'Gesetz vun der Interaktioun tëscht Liicht a Matière op Mikro- an Nanoskala a seng Uwendung an der Liichtgeneratioun, -Transmissioun, -Reguléierung, -Detektioun a -Detektioun. Mikro-Nano-Photoniks-Subwellenlängten-Apparater kënnen den Grad vun der Photonintegratioun effektiv verbesseren, an et gëtt erwaart, datt se photonesch Apparater an e klenge optesche Chip wéi elektronesch Chips integréiere kënnen. Nano-Uewerflächen-Plasmonik ass en neit Gebitt vun der Mikro-Nano-Photoniik, dat haaptsächlech d'Interaktioun tëscht Liicht a Matière a Metall-Nanostrukturen ënnersicht. Et huet d'Charakteristike vun enger klenger Gréisst, héijer Geschwindegkeet an der Iwwerwanne vun der traditioneller Diffraktiounsgrenz. D'Nanoplasma-Wellenleiterstruktur, déi gutt lokal Feldverbesserung an Resonanzfiltercharakteristiken huet, ass d'Basis vun Nanofilter, Wellenlängtendeelungsmultiplexer, optesche Schalter, Laser an aner Mikro-Nano-optesch Apparater. Optesch Mikrokavitéiten beschränken d'Liicht op kleng Regiounen a verbesseren d'Interaktioun tëscht Liicht a Matière staark. Dofir ass déi optesch Mikrokavitéit mat héijem Qualitéitsfaktor e wichtege Wee fir héichempfindlech Detektioun an Detektioun.
WGM Mikrokavitéit
An de leschte Joren huet déi optesch Mikrokavitéit vill Opmierksamkeet op sech gezunn wéinst sengem groussen Uwendungspotenzial a wëssenschaftlecher Bedeitung. Déi optesch Mikrokavitéit besteet haaptsächlech aus Mikrokugelen, Mikrokolonnen, Mikroréng an anere Geometrien. Et ass eng Aart morphologesch ofhängegen optesche Resonator. Liichtwellen a Mikrokavitéite ginn voll op der Grenzfläche vun der Mikrokavitéit reflektéiert, wat zu engem Resonanzmodus féiert, deen de Whispering Gallery Mode (WGM) genannt gëtt. Am Verglach mat aneren optesche Resonatoren hunn Mikroresonatoren d'Charakteristike vun engem héije Q-Wäert (méi grouss wéi 106), engem niddrege Modusvolumen, enger klenger Gréisst an einfacher Integratioun, etc., a goufen an der biochemescher Detektioun mat héijer Empfindlechkeet, dem Ultra-Niddrege-Schwelle-Laser an der netlinearer Aktioun ugewannt. Eist Fuerschungszil ass et, d'Charakteristike vu verschiddene Strukturen a verschiddene Morphologien vu Mikrokavitéiten ze fannen an ze studéieren, an dës nei Charakteristiken anzuwenden. Zu den Haaptfuerschungsrichtungen gehéieren: Fuerschung iwwer optesch Charakteristiken vun der WGM-Mikrokavitéit, Fabrikatiounsfuerschung vu Mikrokavitéiten, Uwendungsfuerschung vu Mikrokavitéiten, etc.
WGM Mikrokavitéit biochemesch Detektioun
Am Experiment gouf de véieruerdnungs-héijer WGM-Modus M1 (FIG. 1(a)) fir d'Detektiounsmiessung benotzt. Am Verglach mam niddereger Uerdnungsmodus war d'Sensibilitéit vum héijer Uerdnungsmodus däitlech verbessert (FIG. 1(b)).
Figur 1. Resonanzmodus (a) vun der Mikrokapillarhöhl a seng entspriechend Breechungsindexempfindlechkeet (b)
Ofstëmmenbare optesche Filter mat héijem Q-Wäert
Fir d'éischt gëtt déi radial lues verännerend zylindresch Mikrokavitéit erausgezunn, an dann kann d'Wellenlängtenofstëmmung duerch mechanesch Beweegung vun der Kopplungspositioun baséiert op dem Prinzip vun der Formgréisst zënter der resonanter Wellenlängt erreecht ginn (Figur 2 (a)). Déi ofstëmmend Leeschtung an d'Filterbandbreet sinn an der Figur 2 (b) an (c) gewisen. Zousätzlech kann den Apparat eng optesch Verrécklungsdetektioun mat enger Subnanometergenauegkeet realiséieren.
Figur 2. Schematescht Diagramm vum ofstëmmenden optesche Filter (a), der ofstëmmender Leeschtung (b) an der Filterbandbreet (c)
WGM Mikrofluidesch Tropfenresonator
Am mikrofluidesche Chip, besonnesch fir den Drëps am Ueleg (Drëps am Ueleg), wéinst de Charakteristike vun der Uewerflächespannung, gëtt en fir en Duerchmiesser vun Zénger oder souguer Honnerte vu Mikrometer am Ueleg suspendéiert a bildt eng bal perfekt Kugel. Duerch d'Optimiséierung vum Breechungsindex ass den Drëps selwer e perfekte sphäresche Resonator mat engem Qualitéitsfaktor vu méi wéi 108. Doduerch gëtt och de Problem vun der Verdampfung am Ueleg vermeit. Fir relativ grouss Drëpsen "sëtzen" se op den ieweschten oder ënneschte Säitewänn wéinst Dichtënnerscheeder. Dës Zort Drëps kann nëmmen de lateralen Anregungsmodus benotzen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 23. Oktober 2023