마이크로나노포토닉스는 주로 마이크로 및 나노 규모의 빛과 물질 사이의 상호 작용 법칙과 빛 생성, 전송, 조절, 감지 및 감지에 대한 응용을 연구합니다.마이크로나노 포토닉스 서브파장소자는 광자 집적도를 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 전자칩과 같은 소형 광칩에 광소자를 집적시킬 수 있을 것으로 기대된다.나노표면 플라즈모닉스(Nano-surface plasmonics)는 마이크로나노 포토닉스의 새로운 분야로 금속 나노구조에서 빛과 물질 사이의 상호작용을 주로 연구한다.작은 크기, 빠른 속도 및 전통적인 회절 한계를 극복하는 특성을 가지고 있습니다.우수한 국소장 강화 및 공명 필터링 특성을 갖는 나노플라즈마-도파관 구조는 나노 필터, 파장 분할 다중화기, 광 스위치, 레이저 및 기타 마이크로 나노 광학 장치의 기초입니다.광학적 미세공동은 빛을 작은 영역에 가두어 빛과 물질 사이의 상호작용을 크게 향상시킵니다.따라서 고품질 인자를 갖는 광학 미세공동은 고감도 감지 및 감지의 중요한 방법입니다.
WGM 미세공동
최근 몇 년 동안 광학 미세공동은 그 응용 잠재력과 과학적 중요성으로 인해 많은 주목을 받고 있습니다.광학 미세공동은 주로 미소구체, 미소기둥, 마이크로링 및 기타 기하학적 구조로 구성됩니다.이는 일종의 형태학적 의존형 광 공진기입니다.미세공동의 광파는 미세공동 경계면에서 완전히 반사되어 WGM(Whispering Gallery Mode)이라는 공명 모드가 생성됩니다.다른 광학 공진기와 비교하여 마이크로 공진기는 높은 Q 값(106보다 큼), 낮은 모드 볼륨, 작은 크기 및 쉬운 통합 등의 특성을 가지며 고감도 생화학 감지, 초저 임계값 레이저 및 비선형 동작.우리의 연구 목표는 미세공동의 다양한 구조와 형태의 특성을 찾아 연구하고, 이러한 새로운 특성을 적용하는 것입니다.주요 연구방향으로는 WGM 미세공동의 광학특성 연구, 미세공동 제작연구, 미세공동 응용연구 등이 있다.
WGM 미세공동 생화학적 감지
실험에서는 센싱 측정을 위해 4차 고차 WGM 모드 M1(그림 1(a))을 사용하였다.저차 모드와 비교하여 고차 모드의 감도가 크게 향상되었다(도 1(b)).
그림 1. 미세 모세관 공동의 공명 모드(a) 및 해당 굴절률 감도(b)
높은 Q 값을 갖춘 조정 가능한 광학 필터
먼저 방사형으로 천천히 변화하는 원통형 미세공동을 빼낸 후, 공진파장 이후의 형상크기 원리에 따라 결합 위치를 기계적으로 이동시켜 파장 동조를 이룰 수 있다(그림 2(a)).조정 가능한 성능과 필터링 대역폭은 그림 2(b)와 (c)에 나와 있습니다.또한 이 장치는 나노미터 이하의 정확도로 광학 변위 감지를 실현할 수 있습니다.
그림 2. 조정 가능한 광 필터(a), 조정 가능한 성능(b) 및 필터 대역폭(c)의 개략도
WGM 미세 유체 방울 공진기
미세유체 칩에서, 특히 기름 속의 물방울(droplet in-oil)의 경우 표면 장력의 특성으로 인해 직경이 수십 또는 심지어 수백 마이크론인 경우 오일에 부유하여 거의 형성됩니다. 완벽한 구.굴절률 최적화를 통해 액적 자체는 품질 계수가 108 이상인 완벽한 구형 공진기입니다. 또한 오일 내 증발 문제도 방지합니다.상대적으로 큰 물방울의 경우 밀도 차이로 인해 위쪽 또는 아래쪽 측벽에 "안착"됩니다.이 유형의 액적은 측면 여기 모드만 사용할 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 10월 23일