Kí ni micro-nano photonics?

Àwọn ohun èlò Micro-nano photonics ní pàtàkì máa ń kẹ́kọ̀ọ́ nípa òfin ìbáṣepọ̀ láàrín ìmọ́lẹ̀ àti ohun èlò ní ìwọ̀n micro àti nano àti lílò rẹ̀ nínú ìṣẹ̀dá ìmọ́lẹ̀, ìfiranṣẹ́, ìṣètò, wíwá àti rírí. Àwọn ohun èlò micro-nano photonics le mú kí ìwọ̀n ìbáṣepọ̀ photon sunwọ̀n síi, a sì retí pé yóò so àwọn ohun èlò photonic pọ̀ sínú ìṣùpọ̀ opitika kékeré bíi àwọn ìṣùpọ̀ itanna. Àwọn plasmonics nano-surface jẹ́ pápá tuntun ti micro-nano photonics, èyí tí ó ṣe àgbéyẹ̀wò ìbáṣepọ̀ láàrín ìmọ́lẹ̀ àti ohun èlò nínú àwọn irin nanostructures. Ó ní àwọn ànímọ́ ti ìwọ̀n kékeré, ìyára gíga àti bíborí ààlà ìyípadà àṣà. Ìṣètò Nanoplasma-waveguide, èyí tí ó ní àwọn ànímọ́ ìdàgbàsókè pápá agbègbè tí ó dára àti ìṣàlẹ̀ resonance, ni ìpìlẹ̀ ti nano-filter, wavelength division multiplexer, optical switch, lesa àti àwọn ohun èlò micro-nano optical mìíràn. Àwọn microcavities optical fi ìmọ́lẹ̀ pamọ́ sí àwọn agbègbè kékeré wọ́n sì mú kí ìbáṣepọ̀ láàrín ìmọ́lẹ̀ àti ohun èlò sunwọ̀n síi. Nítorí náà, microcavity optical pẹ̀lú ohun èlò dídára gíga jẹ́ ọ̀nà pàtàkì ti rírí àti rírí gíga.

Ihò kékeré WGM

Ní àwọn ọdún àìpẹ́ yìí, microcavity optical ti fa àfiyèsí púpọ̀ nítorí agbára ìlò rẹ̀ tó ga àti pàtàkì ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì. Microcavity optical jẹ́ microsphere, microcolumn, microring àti àwọn geometries mìíràn. Ó jẹ́ irú resonator optical tó dúró lórí morphologic. Àwọn ìgbì ìmọ́lẹ̀ nínú microcavities ni a ń fi hàn ní kikun ní ojú ọ̀nà microcavity, èyí tó ń yọrí sí ipò resonance tí a ń pè ní whispering gallery mode (WGM). Ní ​​ìfiwéra pẹ̀lú àwọn resonators optical mìíràn, microresonators ní àwọn ànímọ́ ti Q gíga (tó ju 106 lọ), iwọn didun mode kékeré, iwọn kekere àti ìṣọ̀kan tó rọrùn, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ, a sì ti lò ó fún sensọ biochemical high-sensitivity, ultra-low threshold laser àti nonlinear action. Ète ìwádìí wa ni láti wá àti kẹ́kọ̀ọ́ nípa àwọn ànímọ́ ti onírúurú ìṣètò àti onírúurú ìrísí àwọn microcavities, àti láti lo àwọn ànímọ́ tuntun wọ̀nyí. Àwọn ìtọ́ni ìwádìí pàtàkì ni: ìwádìí àwọn ànímọ́ optical ti WGM microcavity, ìwádìí ìṣelọ́pọ́ ti microcavity, ìwádìí ohun èlò ti microcavity, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ.

Ìmọ̀lára biochemical microcavity WGM

Nínú ìdánwò náà, a lo ipò WGM onípele-gíga mẹ́rin M1 (Àwòrán 1(a)) fún wíwọ̀n ìṣàyẹ̀wò. Ní ìfiwéra pẹ̀lú ipò onípele-gíga, ìfàmọ́ra ipò onípele-gíga náà pọ̀ sí i gidigidi (Àwòrán 1(b)).

Àwòrán 1. Ìpo ìró (a) ti ihò microcapillary àti ìfàmọ́ra ìtọ́ka ìró tí ó báramu rẹ̀ (b)

Àlẹ̀mọ́ opitika tí a lè túnṣe pẹ̀lú iye Q gíga

Àkọ́kọ́, a fa radial cylindrical microcavity tí ó ń yí padà díẹ̀díẹ̀ jáde, lẹ́yìn náà a lè ṣe àtúnṣe gígun omi nípa gbígbé ipò ìsopọ̀ pẹ̀lú ẹ̀rọ nípa lílo ẹ̀rọ láti inú ìlànà ìwọ̀n ìrísí láti ìgbà ìgbì omi resonant (Àwòrán 2 (a)). A fi iṣẹ́ tí a lè yí padà àti ìpele ìṣàlẹ̀ hàn nínú Àwòrán 2 (b) àti (c). Ní ​​àfikún, ẹ̀rọ náà lè ṣe àgbéyẹ̀wò ìyípadà optical pẹ̀lú ìṣedéédé sub-nanometer.

Àwòrán 2. Àwòrán onípele ti àlẹ̀mọ́ opitika tí a lè túnṣe (a), iṣẹ́ tí a lè túnṣe (b) àti ìwọ̀n ìpele àlẹ̀mọ́ (c)

Ohun èlò ìṣàfihàn ìṣàn omi oní-díẹ̀ WGM microfluidic

nínú ìṣùpọ̀ microfluidic, pàápàá jùlọ fún ìṣàn omi nínú epo (ìṣàn omi nínú epo), nítorí àwọn ànímọ́ ìfúnpọ̀ ojú ilẹ̀, fún ìwọ̀n ìlà-oòrùn mẹ́wàá tàbí ọgọ́rọ̀ọ̀rún microns, a ó so ó pọ̀ nínú epo náà, tí yóò sì ṣẹ̀dá ìyẹ̀fun pípé. Nípasẹ̀ ìṣelọ́pọ́ ti àtọ́ka ìfàmọ́ra, ìṣàn omi fúnra rẹ̀ jẹ́ àtúnsọ onígun pípé pẹ̀lú ìwọ̀n dídára tí ó ju 108 lọ. Ó tún yẹra fún ìṣòro ìtújáde nínú epo náà. Fún àwọn ìṣàn omi ńlá, wọn yóò “jókòó” lórí àwọn ògiri ẹ̀gbẹ́ òkè tàbí ìsàlẹ̀ nítorí ìyàtọ̀ ìwọ̀n. Irú ìṣàn omi yìí lè lo ipò ìfúnpọ̀ onígun mẹ́rin nìkan.