Fotonik mikro-nano terutamanya mengkaji hukum interaksi antara cahaya dan jirim pada skala mikro dan nano serta aplikasinya dalam penjanaan, penghantaran, pengawalaturan, pengesanan dan penderiaan cahaya. Peranti sub-panjang gelombang fotonik mikro-nano boleh meningkatkan tahap integrasi foton dengan berkesan, dan ia dijangka dapat mengintegrasikan peranti fotonik ke dalam cip optik kecil seperti cip elektronik. Plasmonik permukaan nano ialah bidang baharu fotonik mikro-nano, yang terutamanya mengkaji interaksi antara cahaya dan jirim dalam struktur nano logam. Ia mempunyai ciri-ciri saiz kecil, kelajuan tinggi dan mengatasi had pembelauan tradisional. Struktur pandu gelombang nanoplasma, yang mempunyai peningkatan medan tempatan yang baik dan ciri penapisan resonans, adalah asas penapis nano, pemultipleks bahagian panjang gelombang, suis optik, laser dan peranti optik mikro-nano yang lain. Mikrorongga optik mengehadkan cahaya kepada kawasan kecil dan meningkatkan interaksi antara cahaya dan jirim dengan ketara. Oleh itu, mikrorongga optik dengan faktor kualiti tinggi ialah cara penting untuk penderiaan dan pengesanan kepekaan tinggi.
Mikrorongga WGM
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, mikrorongga optik telah menarik banyak perhatian kerana potensi aplikasinya yang besar dan kepentingan saintifiknya. Mikrorongga optik terutamanya terdiri daripada mikrosfera, mikrokolum, mikrocincin dan geometri lain. Ia adalah sejenis resonator optik yang bergantung kepada morfologi. Gelombang cahaya dalam mikrorongga dipantulkan sepenuhnya pada antara muka mikrorongga, menghasilkan mod resonans yang dipanggil mod galeri bisikan (WGM). Berbanding dengan resonator optik lain, mikroresonator mempunyai ciri-ciri nilai Q yang tinggi (lebih besar daripada 106), isipadu mod rendah, saiz kecil dan integrasi mudah, dan sebagainya, dan telah digunakan untuk penderiaan biokimia sensitiviti tinggi, laser ambang ultra rendah dan tindakan tak linear. Matlamat penyelidikan kami adalah untuk mencari dan mengkaji ciri-ciri struktur dan morfologi mikrorongga yang berbeza, dan untuk menggunakan ciri-ciri baharu ini. Arah penyelidikan utama termasuk: penyelidikan ciri optik mikrorongga WGM, penyelidikan fabrikasi mikrorongga, penyelidikan aplikasi mikrorongga, dan sebagainya.
Pengesanan biokimia mikrokaviti WGM
Dalam eksperimen ini, mod WGM tertib tinggi empat peringkat M1 (Rajah 1(a)) telah digunakan untuk pengukuran pengesanan. Berbanding dengan mod tertib rendah, kepekaan mod tertib tinggi telah bertambah baik dengan ketara (Rajah 1(b)).
Rajah 1. Mod resonans (a) rongga mikrokapilari dan kepekaan indeks biasan yang sepadan (b)
Penapis optik boleh tala dengan nilai Q yang tinggi
Pertama, mikrorongga silinder jejari yang berubah secara perlahan ditarik keluar, dan kemudian penalaan panjang gelombang boleh dicapai dengan menggerakkan kedudukan gandingan secara mekanikal berdasarkan prinsip saiz bentuk memandangkan panjang gelombang resonan (Rajah 2 (a)). Prestasi boleh tala dan lebar jalur penapisan ditunjukkan dalam Rajah 2 (b) dan (c). Di samping itu, peranti ini boleh mencapai pengesanan anjakan optik dengan ketepatan sub-nanometer.
Rajah 2. Gambarajah skematik penapis optik boleh tala (a), prestasi boleh tala (b) dan lebar jalur penapis (c)
Resonator titisan mikrofluidik WGM
Dalam cip mikrofluidik, terutamanya untuk titisan dalam minyak (titisan dalam minyak), disebabkan oleh ciri-ciri tegangan permukaan, untuk diameter puluhan atau ratusan mikron, ia akan terampai dalam minyak, membentuk sfera yang hampir sempurna. Melalui pengoptimuman indeks biasan, titisan itu sendiri merupakan resonator sfera yang sempurna dengan faktor kualiti lebih daripada 108. Ia juga mengelakkan masalah penyejatan dalam minyak. Untuk titisan yang agak besar, ia akan "duduk" di dinding sisi atas atau bawah disebabkan oleh perbezaan ketumpatan. Titisan jenis ini hanya boleh menggunakan mod pengujaan lateral.
Masa siaran: 23 Okt-2023