مىكرو-نانو فوتونىك دېگەن نېمە؟

مىكرو نانو فوتونىك ئاساسلىقى مىكرو ۋە نانو ئۆلچىمىدىكى نۇر بىلەن ماددا ئوتتۇرىسىدىكى ئۆز-ئارا تەسىر قانۇنىنى ۋە ئۇنىڭ نۇر ھاسىل قىلىش، يەتكۈزۈش، تەڭشەش، بايقاش ۋە سېزىشتە قوللىنىلىشىنى تەتقىق قىلىدۇ. مىكرو نانو فوتونىك تارماق دولقۇن ئۇزۇنلۇقى ئۈسكۈنىلىرى فوتوننىڭ بىر گەۋدىلىشىش دەرىجىسىنى ئۈنۈملۈك ياخشىلىيالايدۇ، ھەمدە فوتونىك ئۈسكۈنىلەرنى ئېلېكترونلۇق چىپلارغا ئوخشاش كىچىك ئوپتىكىلىق چىپقا بىرلەشتۈرۈشى مۆلچەرلەنمەكتە. نانو يۈزەكى پلازمونىكا مىكرو نانو فوتونىكنىڭ يېڭى بىر ساھەسى بولۇپ، ئاساسلىقى مېتال نانو قۇرۇلمىلىرىدىكى نۇر بىلەن ماددا ئوتتۇرىسىدىكى ئۆز-ئارا تەسىرنى تەتقىق قىلىدۇ. ئۇ كىچىك چوڭلۇق، يۇقىرى سۈرئەت ۋە ئەنئەنىۋى دىفراكسىيە چەكلىمىسىنى يېڭىش ئالاھىدىلىكلىرىگە ئىگە. ياخشى يەرلىك مەيدان كۈچەيتىش ۋە رېزونانس سۈزۈش خۇسۇسىيىتىگە ئىگە نانو پلازما-دولقۇن يېتەكلىگۈچ قۇرۇلمىسى نانو سۈزگۈچ، دولقۇن ئۇزۇنلۇقى بۆلۈش كۆپ تەرەپلىگۈچ، ئوپتىكىلىق ئالماشتۇرغۇچ، لازېر ۋە باشقا مىكرو نانو ئوپتىكىلىق ئۈسكۈنىلەرنىڭ ئاساسى. ئوپتىكىلىق مىكرو بوشلۇقلار نۇرنى كىچىك رايونلار بىلەن چەكلەيدۇ ۋە نۇر بىلەن ماددا ئوتتۇرىسىدىكى ئۆز-ئارا تەسىرنى زور دەرىجىدە كۈچەيتىدۇ. شۇڭا، يۇقىرى سۈپەتلىك ئوپتىكىلىق مىكرو بوشلۇق يۇقىرى سەزگۈرلۈك سېزىش ۋە بايقاشنىڭ مۇھىم ئۇسۇلى.

WGM مىكرو بوشلۇقى

يېقىنقى يىللاردىن بۇيان، ئوپتىكىلىق مىكرو بوشلۇق ئۆزىنىڭ زور قوللىنىشچانلىقى ۋە ئىلمىي ئەھمىيىتى سەۋەبىدىن كۆپچىلىكنىڭ دىققىتىنى تارتتى. ئوپتىكىلىق مىكرو بوشلۇق ئاساسلىقى مىكروسفېرا، مىكرو تۈۋرۈك، مىكرو ھالقىسى ۋە باشقا گېئومېتىرىيەلەردىن تەركىب تاپىدۇ. ئۇ بىر خىل مورفولوگىيەگە تايىنىدىغان ئوپتىكىلىق رېزوناتور. مىكرو بوشلۇقلاردىكى يورۇقلۇق دولقۇنلىرى مىكرو بوشلۇق چېگرىسىدا تولۇق ئەكس ئېتىلىدۇ، نەتىجىدە پىچىرلاش گالېرىيەسى ھالىتى (WGM) دەپ ئاتىلىدىغان رېزونانس ھالىتى پەيدا بولىدۇ. باشقا ئوپتىكىلىق رېزوناتورلارغا سېلىشتۇرغاندا، مىكرو رېزوناتورلار يۇقىرى Q قىممىتى (106 دىن چوڭ)، تۆۋەن ھالەت ھەجىمى، كىچىك چوڭلۇق ۋە ئاسان بىرلەشتۈرۈش قاتارلىق ئالاھىدىلىكلەرگە ئىگە بولۇپ، يۇقىرى سەزگۈرلۈكلىك بىئوخىمىيىلىك سېزىش، ئۇلترا تۆۋەن چەك لازېر ۋە سىزىقسىز ھەرىكەتكە قوللىنىلدى. بىزنىڭ تەتقىقات نىشانىمىز مىكرو بوشلۇقلارنىڭ ھەر خىل قۇرۇلمىلىرى ۋە ھەر خىل مورفولوگىيەلىرىنىڭ ئالاھىدىلىكلىرىنى بايقاش ۋە تەتقىق قىلىش، ھەمدە بۇ يېڭى ئالاھىدىلىكلەرنى قوللىنىشتىن ئىبارەت. ئاساسلىق تەتقىقات يۆنىلىشلىرى: WGM مىكرو بوشلۇقلىرىنىڭ ئوپتىكىلىق ئالاھىدىلىكلىرىنى تەتقىق قىلىش، مىكرو بوشلۇقلارنى ياساش تەتقىقاتى، مىكرو بوشلۇقلارنى قوللىنىش تەتقىقاتى قاتارلىقلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ.

WGM مىكرو بوشلۇق بىئوخىمىيىلىك سېزىش

بۇ سىناقتا، سېزىش ئۆلچەش ئۈچۈن تۆت دەرىجىلىك يۇقىرى دەرىجىلىك WGM ھالىتى M1 (1-رەسىم (a)) ئىشلىتىلدى. تۆۋەن دەرىجىلىك ھالەت بىلەن سېلىشتۇرغاندا، يۇقىرى دەرىجىلىك ھالەتنىڭ سەزگۈرلۈكى زور دەرىجىدە ياخشىلاندى (1-رەسىم (b)).

1-رەسىم. مىكرو كاپىللار بوشلۇقىنىڭ رېزونانس ھالىتى (a) ۋە ئۇنىڭغا ماس كېلىدىغان سىنىش كۆرسەتكۈچى سەزگۈرلۈكى (b)

يۇقىرى Q قىممىتىگە ئىگە تەڭشىگىلى بولىدىغان ئوپتىكىلىق فىلتىر

ئالدى بىلەن، رادىئاتسىيەلىك ئاستا-ئاستا ئۆزگىرىۋاتقان سىلىندىر شەكىللىك مىكرو بوشلۇق چىقىرىۋېتىلىدۇ، ئاندىن دولقۇن ئۇزۇنلۇقىنى تەڭشەش رېزونانسلىق دولقۇن ئۇزۇنلۇقىدىن باشلاپ شەكىل چوڭلۇقى پىرىنسىپىغا ئاساسەن ئۇلىنىش ئورنىنى مېخانىكىلىق ھالدا يۆتكەش ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشۇرغىلى بولىدۇ (2-رەسىم (a)). تەڭشەش ئىقتىدارى ۋە سۈزگۈچ بەلۋاغ كەڭلىكى 2-رەسىم (b) ۋە (c) دا كۆرسىتىلدى. بۇنىڭدىن باشقا، بۇ ئۈسكۈنە نانومېتىردىن تۆۋەن ئېنىقلىق بىلەن ئوپتىكىلىق يۆتكىلىش سېزىمىنى ئەمەلگە ئاشۇرالايدۇ.

2-رەسىم. تەڭشىگىلى بولىدىغان ئوپتىكىلىق سۈزگۈچنىڭ سىخېما دىئاگراممىسى (a)، تەڭشىگىلى بولىدىغان ئىقتىدار (b) ۋە سۈزگۈچنىڭ بەلۋاغ كەڭلىكى (c)

WGM مىكرو سۇيۇقلۇق تامچە رېزوناتورى

مىكرو سۇيۇقلۇق چىپىدا، بولۇپمۇ مايدىكى تامچىدا (ماي ئىچىدىكى تامچىدا)، يۈزەكى تارتىش كۈچىنىڭ ئالاھىدىلىكى سەۋەبىدىن، دىئامېتىرى ئونلىغان ياكى ھەتتا يۈزلىگەن مىكرون بولغاندا، مايدا ئېسىلىپ تۇرۇپ، دېگۈدەك مۇكەممەل شار شەكىللىك بولىدۇ. سىنىش كۆرسەتكۈچىنى ئەلالاشتۇرۇش ئارقىلىق، تامچىنىڭ ئۆزى 108 دىن يۇقىرى سۈپەت كوئېففىتسېنتى بولغان مۇكەممەل شار شەكىللىك رېزوناتور. ئۇ يەنە مايدىكى پارغا ئايلىنىش مەسىلىسىدىن ساقلىنىدۇ. نىسبەتەن چوڭ تامچىلار ئۈچۈن، ئۇلار زىچلىق پەرقى سەۋەبىدىن ئۈستۈنكى ياكى ئاستىنقى يان تاملاردا «ئولتۇرىدۇ». بۇ خىل تامچىلار پەقەت يان تەرەپتىكى قوزغىتىش ھالىتىنىلا ئىشلىتەلەيدۇ.