Mikro-nano fotonika uglavnom proučava zakon interakcije između svjetlosti i materije na mikro i nano skali i njenu primjenu u stvaranju, prijenosu, regulaciji, detekciji i sensingu svjetlosti. Uređaji podtalasne dužine mikro-nano fotonike mogu efikasno poboljšati stepen integracije fotona, a očekuje se da će fotonske uređaje integrisati u mali optički čip poput elektronskih čipova. Nano-površinska plazmonika je nova oblast mikro-nano fotonike, koja uglavnom proučava interakciju između svjetlosti i materije u metalnim nanostrukturama. Ima karakteristike male veličine, velike brzine i prevazilaženja tradicionalne granice difrakcije. Struktura nanoplazma-valovoda, koja ima dobro poboljšanje lokalnog polja i karakteristike rezonantnog filtriranja, osnova je nano-filtera, multipleksera s podjelom talasnih dužina, optičkog prekidača, lasera i drugih mikro-nano optičkih uređaja. Optičke mikrošupljine ograničavaju svjetlost na sićušne regije i uvelike poboljšavaju interakciju između svjetlosti i materije. Stoga je optička mikrošupljina s visokim faktorom kvalitete važan način sensiranja i detekcije visoke osjetljivosti.
WGM mikrošupljina
Posljednjih godina optička mikrošupljina privlači veliku pažnju zbog velikog potencijala primjene i naučnog značaja. Optička mikrošupljina se uglavnom sastoji od mikrosfere, mikrokolone, mikroprstena i drugih geometrija. To je vrsta morfološki zavisnog optičkog rezonatora. Svetlosni talasi u mikrošupljinama se u potpunosti reflektuju na interfejsu mikrošupljine, što dovodi do rezonantnog režima koji se naziva režim šaptajuće galerije (WGM). U poređenju sa drugim optičkim rezonatorima, mikrorezonatori imaju karakteristike visoke Q vrednosti (veće od 106), male zapremine moda, male veličine i lake integracije, itd., i primenjeni su na biohemijsko sensiranje visoke osetljivosti, laser sa ultra niskim pragom i nelinearne akcije. Cilj našeg istraživanja je pronaći i proučiti karakteristike različitih struktura i različitih morfologija mikrošupljina, te primijeniti te nove karakteristike. Glavni pravci istraživanja su: istraživanje optičkih karakteristika WGM mikrošupljine, fabričko istraživanje mikrošupljine, istraživanje primjene mikrošupljine itd.
WGM mikrošupljina biohemijski sensing
U eksperimentu je za mjerenje senzora korišten WGM mod četiri reda visokog reda M1 (Slika 1(a)). U poređenju sa režimom nižeg reda, osetljivost režima visokog reda je znatno poboljšana (Slika 1(b)).
Slika 1. Rezonantni mod (a) mikrokapilarne šupljine i njen odgovarajući indeks osjetljivosti (b)
Podesivi optički filter sa visokom Q vrijednosti
Prvo se izvlači radijalna sporo promjenjiva cilindrična mikrošupljina, a zatim se podešavanje valne dužine može postići mehaničkim pomicanjem položaja sprege na osnovu principa veličine oblika od rezonantne valne dužine (slika 2 (a)). Podesive performanse i propusni opseg filtriranja prikazani su na slici 2 (b) i (c). Pored toga, uređaj može realizovati optičko detektovanje pomaka sa tačnošću ispod nanometara.
Slika 2. Šematski dijagram podesivog optičkog filtera (a), podesivih performansi (b) i propusnog opsega filtera (c)
WGM mikrofluidni rezonator kapljica
u mikrofluidnom čipu, posebno za kapljicu u ulju (kapljica u ulju), zbog karakteristika površinskog napona, za prečnik od desetine ili čak stotine mikrona, suspendovaće se u ulju, formirajući skoro savršena sfera. Kroz optimizaciju indeksa prelamanja, sama kapljica je savršen sferni rezonator sa faktorom kvaliteta većim od 108. Takođe izbjegava problem isparavanja u ulju. Za relativno velike kapljice, one će „sjesti“ na gornje ili donje bočne zidove zbog razlike u gustoći. Ova vrsta kapljice može koristiti samo bočni način ekscitacije.
Vrijeme objave: 23.10.2023