Mikro-nano fotonik, esas olarak ışık ve madde arasındaki etkileşim yasasını mikro ve nano ölçekte ve ışık üretimi, iletimi, düzenlenmesi, tespiti ve algılamasındaki uygulamasını inceler. Mikro-nano fotonik alt dalga boyu cihazları, foton bütünleşmesinin derecesini etkili bir şekilde iyileştirebilir ve fotonik cihazları elektronik çipler gibi küçük bir optik çipe entegre etmesi beklenmektedir. Nano-yüzey plazmonik, esas olarak metal nanoyapılardaki ışık ve madde arasındaki etkileşimi inceleyen yeni bir mikro-nano fotonik alanıdır. Küçük boyut, yüksek hız ve geleneksel kırınım sınırını aşma özelliklerine sahiptir. İyi yerel alan geliştirme ve rezonans filtreleme özelliklerine sahip olan nanoplazma dalga kılavuzu yapısı, nano filtre, dalga boyu bölmeli çoklayıcı, optik anahtar, lazer ve diğer mikro-nano optik cihazların temelini oluşturur. Optik mikro boşluklar ışığı küçük bölgelere hapseder ve ışık ile madde arasındaki etkileşimi büyük ölçüde artırır. Bu nedenle, yüksek kalite faktörüne sahip optik mikro boşluk, yüksek hassasiyetli algılama ve tespitin önemli bir yoludur.
WGM mikro boşluğu
Son yıllarda optik mikro boşluk, büyük uygulama potansiyeli ve bilimsel önemi nedeniyle çok ilgi çekmiştir. Optik mikro boşluk esas olarak mikro küre, mikro kolon, mikro halka ve diğer geometrilerden oluşur. Bir tür morfolojik bağımlı optik rezonatördür. Mikro boşluklardaki ışık dalgaları, mikro boşluk arayüzünde tamamen yansıtılır ve fısıldayan galeri modu (WGM) adı verilen bir rezonans moduyla sonuçlanır. Diğer optik rezonatörlerle karşılaştırıldığında, mikro rezonatörler yüksek Q değeri (106'dan büyük), düşük mod hacmi, küçük boyut ve kolay entegrasyon vb. özelliklere sahiptir ve yüksek hassasiyetli biyokimyasal algılama, ultra düşük eşikli lazer ve doğrusal olmayan eylem için uygulanmıştır. Araştırma hedefimiz, farklı yapıların ve farklı mikro boşluk morfolojilerinin özelliklerini bulmak ve incelemek ve bu yeni özellikleri uygulamaktır. Ana araştırma yönleri şunları içerir: WGM mikro boşluğunun optik özellik araştırması, mikro boşluğun üretim araştırması, mikro boşluğun uygulama araştırması vb.
WGM mikro boşluk biyokimyasal algılama
Deneyde, algılama ölçümü için dört-düzeyli yüksek-düzeyli WGM modu M1 (ŞEKİL 1(a)) kullanıldı. Düşük-düzeyli modla karşılaştırıldığında, yüksek-düzeyli modun hassasiyeti büyük ölçüde iyileştirildi (ŞEKİL 1(b)).
Şekil 1. Mikrokapiler boşluğun rezonans modu (a) ve buna karşılık gelen kırılma indeksi duyarlılığı (b)
Yüksek Q değerine sahip ayarlanabilir optik filtre
İlk olarak, radyal yavaş değişen silindirik mikro boşluk dışarı çekilir ve daha sonra rezonans dalga boyundan itibaren şekil boyutu ilkesine göre kuplaj pozisyonunu mekanik olarak hareket ettirerek dalga boyu ayarı elde edilebilir (Şekil 2 (a)). Ayarlanabilir performans ve filtreleme bant genişliği Şekil 2 (b) ve (c)'de gösterilmiştir. Ek olarak, cihaz alt nanometre doğruluğunda optik yer değiştirme algılamasını gerçekleştirebilir.
Şekil 2. Ayarlanabilir optik filtrenin (a), ayarlanabilir performansın (b) ve filtre bant genişliğinin (c) şematik diyagramı
WGM mikroakışkan damla rezonatörü
Mikroakışkan çipte, özellikle yağdaki damlacık (yağ içindeki damlacık) için, yüzey geriliminin özelliklerinden dolayı, onlarca hatta yüzlerce mikron çapında, yağda asılı kalacak ve neredeyse mükemmel bir küre oluşturacaktır. Kırılma indisinin optimizasyonu sayesinde, damlacık kendisi 108'den fazla bir kalite faktörüne sahip mükemmel bir küresel rezonatördür. Ayrıca yağda buharlaşma sorununu da ortadan kaldırır. Nispeten büyük damlacıklar için, yoğunluk farkları nedeniyle üst veya alt yan duvarlarda "otururlar". Bu tip damlacıklar yalnızca yanal uyarma modunu kullanabilir.
Gönderi zamanı: 23-Eki-2023