Quang tử micro-nano chủ yếu nghiên cứu định luật tương tác giữa ánh sáng và vật chất ở quy mô micro và nano cũng như ứng dụng của nó trong việc tạo, truyền, điều chỉnh, phát hiện và cảm biến ánh sáng.Các thiết bị bước sóng phụ quang tử micro-nano có thể cải thiện hiệu quả mức độ tích hợp photon và dự kiến sẽ tích hợp các thiết bị quang tử vào một chip quang nhỏ như chip điện tử.Plasmon bề mặt nano là một lĩnh vực mới của quang tử nano vi mô, chủ yếu nghiên cứu sự tương tác giữa ánh sáng và vật chất trong cấu trúc nano kim loại.Nó có đặc điểm là kích thước nhỏ, tốc độ cao và vượt qua giới hạn nhiễu xạ truyền thống.Cấu trúc ống dẫn sóng Nanoplasma, có đặc tính lọc cộng hưởng và tăng cường trường cục bộ tốt, là cơ sở của bộ lọc nano, bộ ghép kênh phân chia bước sóng, công tắc quang, laser và các thiết bị quang micro-nano khác.Các khoang vi mô quang học giới hạn ánh sáng trong những vùng cực nhỏ và tăng cường đáng kể sự tương tác giữa ánh sáng và vật chất.Do đó, khoang vi mô quang học với hệ số chất lượng cao là một phương pháp quan trọng để phát hiện và cảm biến có độ nhạy cao.
Khoang vi mô WGM
Trong những năm gần đây, vi khoang quang học đã thu hút nhiều sự chú ý do tiềm năng ứng dụng to lớn và ý nghĩa khoa học của nó.Khoang vi mô quang học chủ yếu bao gồm kính hiển vi, cột vi mô, vòng vi mô và các dạng hình học khác.Nó là một loại bộ cộng hưởng quang phụ thuộc hình thái.Sóng ánh sáng trong các khoang vi mô được phản xạ hoàn toàn tại giao diện khoang vi mô, dẫn đến chế độ cộng hưởng được gọi là chế độ thư viện thì thầm (WGM).So với các bộ cộng hưởng quang khác, bộ cộng hưởng vi mô có các đặc tính là giá trị Q cao (lớn hơn 106), âm lượng chế độ thấp, kích thước nhỏ và dễ tích hợp, v.v., và đã được áp dụng cho cảm biến sinh hóa có độ nhạy cao, laser ngưỡng cực thấp và hành động phi tuyến.Mục tiêu nghiên cứu của chúng tôi là tìm và nghiên cứu các đặc điểm của các cấu trúc khác nhau và hình thái khác nhau của các lỗ vi mô và áp dụng những đặc điểm mới này.Các hướng nghiên cứu chính bao gồm: nghiên cứu đặc tính quang học của vi khoang WGM, nghiên cứu chế tạo vi khoang, nghiên cứu ứng dụng vi khoang, v.v.
Cảm biến sinh hóa vi khoang WGM
Trong thử nghiệm, chế độ WGM bậc cao bốn bậc M1(Hình 1(a)) đã được sử dụng để đo cảm biến.So với chế độ bậc thấp, độ nhạy của chế độ bậc cao được cải thiện đáng kể (Hình 1(b)).
Hình 1. Chế độ cộng hưởng (a) của khoang vi mao mạch và độ nhạy chỉ số khúc xạ tương ứng của nó (b)
Bộ lọc quang có thể điều chỉnh được với giá trị Q cao
Đầu tiên, vi khoang hình trụ thay đổi chậm xuyên tâm được kéo ra, sau đó có thể đạt được sự điều chỉnh bước sóng bằng cách di chuyển cơ học vị trí ghép dựa trên nguyên tắc kích thước hình dạng kể từ bước sóng cộng hưởng (Hình 2 (a)).Hiệu suất có thể điều chỉnh và băng thông lọc được thể hiện trong Hình 2 (b) và (c).Ngoài ra, thiết bị có thể nhận ra cảm biến dịch chuyển quang học với độ chính xác dưới nanomet.
Hình 2. Sơ đồ của bộ lọc quang có thể điều chỉnh (a), hiệu suất có thể điều chỉnh (b) và băng thông bộ lọc (c)
Bộ cộng hưởng thả vi lỏng WGM
trong chip vi lỏng, đặc biệt đối với các giọt trong dầu (droplet in-oil), do đặc điểm sức căng bề mặt nên đối với đường kính hàng chục, thậm chí hàng trăm micron sẽ lơ lửng trong dầu, tạo thành khối gần như quả cầu hoàn hảo.Thông qua việc tối ưu hóa chỉ số khúc xạ, bản thân giọt nước là một bộ cộng hưởng hình cầu hoàn hảo với hệ số chất lượng lớn hơn 108. Nó cũng tránh được vấn đề bay hơi trong dầu.Đối với những giọt tương đối lớn, chúng sẽ “ngồi” trên các bức tường bên trên hoặc bên dưới do sự khác biệt về mật độ.Loại giọt này chỉ có thể sử dụng chế độ kích thích bên.
Thời gian đăng: Oct-23-2023