Negli ultimi dieci anni, il mondo ha iniziato a sviluppare vigorosamente la micro-nano fotonica e la sua tecnologia, combinando la tecnologia optoelettronica con la nanotecnologia e aggiornando la tecnologia optoelettronica esistente. Dalle teorie di base, ai dispositivi funzionali con strutture Micro-Nano alle applicazioni di sistemi di fotonica Micro-Nano integrati e alla tecnologia di acquisizione di immagini in tempo reale ad alta risoluzione, è emerso un gran numero di principi, metodi e tecnologie innovativi nel campo della fotonica Micro-Nano e integrazione di dispositivi optoelettronici. Si prevede di realizzare una varietà di nuovi dispositivi funzionali su scala Micro-Nano, aprendo una nuova piattaforma per una nuova generazione di tecnologia degli strumenti.
Teoria di base: quando la dimensione caratteristica della struttura Micro-Nano raggiunge il nanometro o anche la scala atomica, i parametri del materiale nelle equazioni macro di Maxwell cambieranno, determinando vari effetti ottici speciali, come la localizzazione del campo luminoso che rompe la diffrazione limite, potenziamento del campo elettromagnetico, potenziamento delle radiazioni, potenziamento dell'assorbimento / trasmissione / riflessione, potenziamento dell'effetto non lineare, effetto luce lento, effetto medio equivalente della struttura a sub-lunghezza d'onda profonda, ecc. Questi effetti ottici speciali sono difficili da spiegare usando teorie ottiche tradizionali diversi processi fisici in diverse strutture devono essere considerati in modo specifico. Chiarire il meccanismo fisico di questi effetti ottici speciali fornirà una guida teorica per la progettazione di dispositivi fotonici Micro-Nano. Allo stesso tempo, nella struttura fotonica Micro-Nano, a causa del forte effetto locale del campo luminoso, viene migliorato l'accoppiamento tra il campo luminoso e altri campi fisici. Anche il complesso accoppiamento tra luce, macchina, elettricità, calore e altri campi multifisici deve essere risolto mediante lo sviluppo di teorie e algoritmi corrispondenti. Allo stato attuale, la comunità internazionale è stata in grado di affrontare alcuni problemi di accoppiamento multifisico, ma è ben lungi dal raggiungere il livello di risoluzione completa del problema.
Dispositivi funzionali: i dispositivi funzionali Micro-Nano fotonica possono realizzare generazione, trasmissione, regolazione della luce; rilevamento e rilevamento su scala Micro-Nano e presentano i vantaggi di dimensioni ridotte, alta velocità e superamento del tradizionale limite di diffrazione. Al momento, i nuovi dispositivi funzionali optoelettronici Micro-Nano basati su guide d'onda nanofotoniche, cristalli fotonici, plasmoni di superficie e metamateriali elettromagnetici artificiali possono controllare il campo luminoso su scala Micro-Nano per produrre strane risposte elettromagnetiche e caratteristiche di dispersione, e sono stati usati per preliminare Realizza sorgenti luminose integrate su micro-nanoscala, interruttori completamente ottici, interruttori ottici, modulatori ottici, ecc. Sulla base di dispositivi optoelettronici basati su arseniuro di gallio, fosfuro di indio, nitruro di gallio e altri materiali semiconduttori inorganici, l'ulteriore sviluppo di nuovi materiali optoelettronici nano compositi e tecnologia di elaborazione Micro-Nano e tecnologia di integrazione di una varietà di materiali optoelettronici eterogenei è l'attuale punto caldo della ricerca internazionale. Inoltre, i dispositivi funzionali che utilizzano materiali semiconduttori organici, come OLED, celle solari organiche a film sottile (OSC), transistor organici a film sottile (OTFT), ecc., Hanno ricevuto grande attenzione anche dai circoli accademici e industriali.
Applicazione del sistema: il design della struttura Micro-Nano può migliorare efficacemente l'efficienza di conversione dell'energia fotoelettrica e viene applicato al miglioramento dell'efficienza di conversione fotovoltaica delle celle solari; il mezzo composito artificiale composto da una struttura a lunghezza d'onda inferiore può produrre stealth elettromagnetico, inganno ottico, ecc. Nuovi fenomeni fisici hanno importanti applicazioni nel rilevamento e anti-rilevamento di segnali ottici; la tecnologia di imaging in microscopia ottica con risoluzione nanometrica ha importanti applicazioni nei settori dell'imaging biomedico, della memorizzazione delle informazioni, della litografia di precisione, dell'analisi dei materiali, ecc .; Le nanostrutture di origine possono realizzare biosensori ad alta sensibilità, che sono attualmente ampiamente utilizzati nella rilevazione biomedica e nella diagnosi precoce delle malattie; I sistemi di chip fotonici Micro-Nano possono raggiungere standard di frequenza (tempo) di altissima precisione integrati per soddisfare piccoli satelliti, missili e requisiti per dispositivi portatili; sulla base di guide d'onda ottiche nanostrutturate e metamateriali fotonici Micro-Nano, è possibile ottenere una varietà di effetti di visualizzazione 3D, fornendo nuove idee per lo sviluppo di sistemi di visualizzazione 3D a occhio nudo; È possibile sviluppare il controllo del condizionamento dell'aria basato su strutture Micro-Nano Nuove dimensioni di multiplexing, tra cui lo spazio in modalità unidimensionale del momento angolare orbitale del fotone (OAM) e il multiplexing spaziale bidimensionale in modalità trasversa (MDM) della sezione trasversale del fascio, hanno il potenziale per aumentare notevolmente la capacità di trasmissione delle informazioni ottiche; basato sull'implementazione laser a femtosecondi Il sistema di elaborazione Micro-Nano può produrre complesse strutture ottiche Micro-Nano tridimensionali, che offrono la possibilità per l'integrazione di chip optoelettronici complessi.
