La micro-nano photonique étudie principalement la loi d'interaction entre la lumière et la matière à l'échelle micro et nano et son application dans la génération, la transmission, la régulation, la détection et la détection de la lumière.Les dispositifs micro-nano photoniques à sous-longueur d'onde peuvent améliorer efficacement le degré d'intégration des photons, et ils devraient intégrer des dispositifs photoniques dans une petite puce optique comme les puces électroniques.La plasmonique nano-surface est un nouveau domaine de la micro-nano photonique, qui étudie principalement l'interaction entre la lumière et la matière dans les nanostructures métalliques.Il présente les caractéristiques d'une petite taille, d'une vitesse élevée et dépasse la limite de diffraction traditionnelle.La structure nanoplasma-guide d'ondes, qui présente de bonnes caractéristiques d'amélioration du champ local et de filtrage par résonance, constitue la base du nano-filtre, du multiplexeur par répartition en longueur d'onde, du commutateur optique, du laser et d'autres dispositifs micro-nano optiques.Les microcavités optiques confinent la lumière dans de minuscules régions et améliorent considérablement l'interaction entre la lumière et la matière.Par conséquent, la microcavité optique avec un facteur de qualité élevé constitue un moyen important de détection et de détection à haute sensibilité.
Microcavité WGM
Ces dernières années, la microcavité optique a attiré beaucoup d’attention en raison de son grand potentiel d’application et de son importance scientifique.La microcavité optique se compose principalement de microsphères, de microcolonnes, de microanneaux et d'autres géométries.C'est une sorte de résonateur optique dépendant de la morphologie.Les ondes lumineuses dans les microcavités sont entièrement réfléchies à l’interface de la microcavité, ce qui entraîne un mode de résonance appelé mode galerie murmurante (WGM).Comparés à d'autres résonateurs optiques, les microrésonateurs ont les caractéristiques d'une valeur Q élevée (supérieure à 106), d'un volume de mode faible, d'une petite taille et d'une intégration facile, etc., et ont été appliqués à la détection biochimique à haute sensibilité, au laser à seuil ultra-bas et action non linéaire.Notre objectif de recherche est de trouver et d'étudier les caractéristiques de différentes structures et différentes morphologies de microcavités, et d'appliquer ces nouvelles caractéristiques.Les principales directions de recherche comprennent : la recherche sur les caractéristiques optiques de la microcavité WGM, la recherche sur la fabrication de la microcavité, la recherche sur les applications de la microcavité, etc.
Détection biochimique par microcavité WGM
Dans l'expérience, le mode WGM M1 d'ordre élevé à quatre ordres (figure 1 (a)) a été utilisé pour la mesure de détection.Par rapport au mode d'ordre inférieur, la sensibilité du mode d'ordre élevé a été grandement améliorée (figure 1 (b)).
Figure 1. Mode de résonance (a) de la cavité microcapillaire et sa sensibilité d'indice de réfraction correspondante (b)
Filtre optique accordable avec une valeur Q élevée
Tout d’abord, la microcavité cylindrique radiale à évolution lente est retirée, puis le réglage de la longueur d’onde peut être obtenu en déplaçant mécaniquement la position de couplage sur la base du principe de taille de forme depuis la longueur d’onde de résonance (Figure 2 (a)).Les performances réglables et la bande passante de filtrage sont illustrées aux figures 2 (b) et (c).De plus, l'appareil peut réaliser une détection de déplacement optique avec une précision inférieure au nanomètre.
Figure 2. Diagramme schématique du filtre optique accordable (a), des performances accordables (b) et de la bande passante du filtre (c)
Résonateur à goutte microfluidique WGM
dans la puce microfluidique, notamment pour la gouttelette dans l'huile (droplet in-oil), en raison des caractéristiques de la tension superficielle, pour un diamètre de dizaines voire de centaines de microns, elle sera en suspension dans l'huile, formant presque sphère parfaite.Grâce à l'optimisation de l'indice de réfraction, la gouttelette elle-même est un résonateur sphérique parfait avec un facteur de qualité supérieur à 108. Elle évite également le problème de l'évaporation de l'huile.Pour les gouttelettes relativement grosses, elles « resteront » sur les parois latérales supérieures ou inférieures en raison des différences de densité.Ce type de gouttelette ne peut utiliser que le mode d'excitation latérale.
Heure de publication : 23 octobre 2023