តើមីក្រូណាណូហ្វូតូនិចគឺជាអ្វី?

Micro-nano photonics សិក្សាជាចម្បងអំពីច្បាប់នៃអន្តរកម្មរវាងពន្លឺ និងរូបធាតុក្នុងមាត្រដ្ឋានមីក្រូ និងណាណូ និងការអនុវត្តន៍របស់វានៅក្នុងការបង្កើតពន្លឺ ការបញ្ជូន និយតកម្ម ការរកឃើញ និងការចាប់សញ្ញា។ ឧបករណ៍អនុរលកពន្លឺមីក្រូ-ណាណូអាចធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវកម្រិតនៃការរួមបញ្ចូល photon ហើយវាត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងបញ្ចូលឧបករណ៍ photonic ទៅក្នុងបន្ទះឈីបអុបទិកតូចមួយដូចជាបន្ទះសៀគ្វីអេឡិចត្រូនិច។ Nano-surface plasmonics គឺជាវិស័យថ្មីមួយនៃមីក្រូណាណូ photonics ដែលភាគច្រើនសិក្សាពីអន្តរកម្មរវាងពន្លឺ និងរូបធាតុនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធណាណូដែក។ វា​មាន​លក្ខណៈ​នៃ​ទំហំ​តូច​, ល្បឿន​លឿន​និង​ការ​យកឈ្នះ​លើ​ដែន​កំណត់​នៃ​ការ​បង្វែរ​បែប​ប្រពៃណី​។ រចនាសម្ព័ន Nanoplasma-waveguide ដែលមានភាពប្រសើរឡើងក្នុងមូលដ្ឋានល្អ និងលក្ខណៈតម្រង resonance គឺជាមូលដ្ឋាននៃតម្រង nano-filter, wavelength division multiplexer, optical switch, laser និង micro-nano optical devices ផ្សេងទៀត។ មីក្រូវ៉េវអុបទិក បង្ខាំងពន្លឺទៅកាន់តំបន់តូចៗ និងបង្កើនអន្តរកម្មរវាងពន្លឺ និងរូបធាតុយ៉ាងច្រើន។ ដូច្នេះ microcavity អុបទិកជាមួយនឹងកត្តាដែលមានគុណភាពខ្ពស់គឺជាមធ្យោបាយសំខាន់នៃការចាប់សញ្ញា និងរកឃើញភាពប្រែប្រួលខ្ពស់។

មីក្រូវ៉េវ WGM

ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ មីក្រូវ៉េវអុបទិកបានទាក់ទាញការចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងខ្លាំងដោយសារតែសក្តានុពលកម្មវិធីដ៏អស្ចារ្យរបស់វា និងសារៈសំខាន់ផ្នែកវិទ្យាសាស្ត្រ។ microcavity អុបទិកមានជាចម្បងនៃ microsphere, microcolumn, microring និងធរណីមាត្រផ្សេងទៀត។ វាគឺជាប្រភេទនៃ resonator អុបទិកអាស្រ័យ morphological ។ រលកពន្លឺនៅក្នុង microcavities ត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំងយ៉ាងពេញលេញនៅចំណុចប្រទាក់ microcavity ដែលជាលទ្ធផលនៅក្នុងរបៀប resonance ហៅថា whispering gallery mode (WGM)។ បើប្រៀបធៀបជាមួយនឹងឧបករណ៍បំពងសំឡេងអុបទិកផ្សេងទៀត មីក្រូរ៉េសុនទ័រមានលក្ខណៈនៃតម្លៃ Q ខ្ពស់ (ធំជាង 106) កម្រិតសំឡេងកម្រិតទាប ទំហំតូច និងការរួមបញ្ចូលដ៏ងាយស្រួល។ សកម្មភាពមិនមែនលីនេអ៊ែរ។ គោលបំណងនៃការស្រាវជ្រាវរបស់យើងគឺដើម្បីស្វែងរក និងសិក្សាពីលក្ខណៈនៃរចនាសម្ព័ន្ធផ្សេងៗ និង morphologies ផ្សេងគ្នានៃ microcavities និងដើម្បីអនុវត្តលក្ខណៈថ្មីទាំងនេះ។ ទិសដៅស្រាវជ្រាវសំខាន់ៗរួមមានៈ ការស្រាវជ្រាវលក្ខណៈអុបទិកនៃមីក្រូវ៉េវ WGM ការស្រាវជ្រាវការប្រឌិតនៃ microcavity ការស្រាវជ្រាវកម្មវិធីនៃ microcavity ជាដើម។

ការ​ចាប់​អារម្មណ៍​ជីវគីមី​មីក្រូ​កាវ WGM

នៅក្នុងការពិសោធន៍ របៀប WGM លំដាប់ខ្ពស់ចំនួនបួន M1(រូបភព 1(a)) ត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការវាស់ស្ទង់។ បើប្រៀបធៀបជាមួយរបៀបបញ្ជាទិញទាប ភាពប្រែប្រួលនៃរបៀបលំដាប់ខ្ពស់ត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងយ៉ាងខ្លាំង (រូបភាពទី 1(ខ)) ។

រូបភាពទី 1. របៀប Resonance (a) នៃ microcapillary cavity និងសន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរដែលត្រូវគ្នារបស់វា (b)

តម្រងអុបទិកដែលអាចលៃតម្រូវបានជាមួយនឹងតម្លៃ Q ខ្ពស់។

ទីមួយ មីក្រូកាវរាងស៊ីឡាំងដែលផ្លាស់ប្តូរដោយរ៉ាឌីកាល់យឺតៗត្រូវបានទាញចេញ ហើយបន្ទាប់មកការលៃតម្រូវរលកអាចសម្រេចបានដោយការផ្លាស់ប្តូរទីតាំងគូស្វាម៉ីភរិយាដោយផ្អែកលើគោលការណ៍នៃទំហំរូបរាងចាប់តាំងពីរលកពន្លឺ (រូបភាពទី 2 (a)) ។ ដំណើរការដែលអាចលៃតម្រូវបាន និងកម្រិតបញ្ជូនត្រងត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2 (b) និង (c) ។ លើសពីនេះ ឧបករណ៍នេះអាចដឹងពីការចាប់សញ្ញាផ្លាស់ទីលំនៅអុបទិក ជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវនៃអនុ nanometer ។

រូបភាពទី 2. ដ្យាក្រាមគំនូសតាងនៃតម្រងអុបទិកដែលអាចលៃតម្រូវបាន (ក) ដំណើរការដែលអាចលៃតម្រូវបាន (ខ) និងកម្រិតបញ្ជូនតម្រង (គ)

ឧបករណ៍បំពងសំឡេងទម្លាក់មីក្រូហ្វ្លុយឌីក WGM

នៅក្នុងបន្ទះឈីប microfluidic ជាពិសេសសម្រាប់ដំណក់ទឹកនៅក្នុងប្រេង (ដំណក់ទឹកនៅក្នុងប្រេង) ដោយសារតែលក្ខណៈនៃភាពតានតឹងផ្ទៃសម្រាប់អង្កត់ផ្ចិតដប់ឬសូម្បីតែរាប់រយមីក្រូនោះវានឹងត្រូវបានផ្អាកនៅក្នុងប្រេងដែលបង្កើតបានជាជិត វិស័យល្អឥតខ្ចោះ។ តាមរយៈការធ្វើឱ្យប្រសើរនៃសន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរ ដំណក់ទឹកខ្លួនវាគឺជាឧបករណ៍បំពងសំឡេងស្វ៊ែរដ៏ល្អឥតខ្ចោះជាមួយនឹងកត្តាគុណភាពលើសពី 108 ។ វាក៏ជៀសវាងបញ្ហានៃការហួតនៅក្នុងប្រេងផងដែរ។ សម្រាប់ដំណក់ទឹកធំៗ ពួកវានឹង "អង្គុយ" នៅលើជញ្ជាំងចំហៀងខាងលើ ឬខាងក្រោម ដោយសារភាពខុសគ្នានៃដង់ស៊ីតេ។ ដំណក់ទឹកប្រភេទនេះអាចប្រើបានតែរបៀបរំជើបរំជួលពេលក្រោយប៉ុណ្ណោះ។