Mikro-nanofotoonika uurib peamiselt valguse ja aine vastastikmõju seadust mikro- ja nanoskaalal ning selle rakendamist valguse genereerimisel, edastamisel, reguleerimisel, tuvastamisel ja tajumisel. Mikro-nanofotoonika alamlainepikkusega seadmed võivad tõhusalt parandada footonite integreerimise astet ja eeldatakse, et fotoonilised seadmed integreeritakse väikesesse optilisse kiibi, nagu elektroonilised kiibid. Nanopinnaplasmoonika on uus mikro-nanofotoonika valdkond, mis uurib peamiselt valguse ja aine vastastikmõju metalli nanostruktuurides. Sellel on väikesed mõõtmed, suur kiirus ja traditsioonilise difraktsioonipiiri ületamine. Nanoplasma-lainejuhi struktuur, millel on head kohaliku välja võimendus ja resonantsfiltri omadused, on nanofiltri, lainepikkusjaotusega multiplekseri, optilise lüliti, laseri ja muude mikro-nanooptiliste seadmete aluseks. Optilised mikroõõnsused piiravad valgust väikeste piirkondadega ja suurendavad oluliselt valguse ja aine vahelist koostoimet. Seetõttu on kõrge kvaliteediteguriga optiline mikroõõnsus oluline kõrge tundlikkusega tuvastamise ja tuvastamise viis.
WGM mikroõõnsus
Viimastel aastatel on optiline mikroõõnsus pälvinud palju tähelepanu tänu oma suurele rakenduspotentsiaalile ja teaduslikule tähtsusele. Optiline mikroõõnsus koosneb peamiselt mikrosfäärist, mikrokolonnist, mikrorõngast ja muudest geomeetriatest. See on omamoodi morfoloogiliselt sõltuv optiline resonaator. Mikroõõnsuste valguslained peegelduvad täielikult mikroõõnsuse liideses, mille tulemuseks on resonantsrežiim, mida nimetatakse sosistava galerii režiimiks (WGM). Võrreldes teiste optiliste resonaatoritega on mikroresonaatoritel kõrge Q-väärtus (üle 106), madala režiimi helitugevus, väike suurus ja lihtne integreerimine jne ning neid on kasutatud kõrge tundlikkusega biokeemilises anduris, ülimadala läve laseri ja mittelineaarne tegevus. Meie uurimistöö eesmärk on leida ja uurida mikroõõnsuste erinevate struktuuride ja morfoloogiate tunnuseid ning neid uusi omadusi rakendada. Peamisteks uurimissuundadeks on: WGM mikroõõnsuse optiliste karakteristikute uurimine, mikroõõnsuse valmistamise uuring, mikroõõnsuse rakendusuuringud jne.
WGM mikroõõnsuse biokeemiline tuvastamine
Katses kasutati sensoorseks mõõtmiseks nelja järku kõrget järku WGM režiimi M1 (joonis 1(a)). Võrreldes madala järgu režiimiga, paranes kõrgetasemelise režiimi tundlikkus oluliselt (joonis 1(b)).
Joonis 1. Mikrokapillaari õõnsuse resonantsrežiim (a) ja sellele vastav murdumisnäitaja tundlikkus (b)
Kõrge Q väärtusega häälestatav optiline filter
Esiteks tõmmatakse välja radiaalselt aeglaselt muutuv silindriline mikroõõnsus ja seejärel saab lainepikkuse häälestamise saavutada sidestusasendi mehaanilise liigutamisega kuju suuruse põhimõttel alates resonantslainepikkusest (joonis 2 (a)). Häälestatav jõudlus ja filtreerimise ribalaius on näidatud joonisel 2 (b) ja (c). Lisaks saab seade realiseerida optilise nihke tuvastamise subnanomeetrilise täpsusega.
Joonis 2. Tuunitava optilise filtri (a), häälestatava jõudluse (b) ja filtri ribalaiuse (c) skemaatiline diagramm
WGM mikrofluidiline tilkresonaator
mikrofluidkiibis, eriti õlis oleva tilga (tilk õlis) puhul, pindpinevuste omaduste tõttu hõljub see kümnete või isegi sadade mikronite läbimõõdu korral õlis, moodustades peaaegu täiuslik sfäär. Tänu murdumisnäitaja optimeerimisele on tilk ise täiuslik sfääriline resonaator, mille kvaliteeditegur on üle 108. Samuti väldib see õli aurustumise probleemi. Suhteliselt suurte tilkade puhul "istuvad" need tiheduse erinevuse tõttu ülemisel või alumisel külgseinal. Seda tüüpi tilgad saavad kasutada ainult külgmise ergastuse režiimi.
Postitusaeg: 23.10.2023