Au cours des dix dernières années, le monde a commencé à développer vigoureusement la micro-nano photonique et sa technologie, combinant la technologie optoélectronique avec la nanotechnologie et améliorant la technologie optoélectronique existante. Des théories de base, des dispositifs fonctionnels avec des structures micro-nano aux applications de système micro-nano photonique intégré et à la technologie d'acquisition d'images en temps réel haute résolution, un grand nombre de principes, méthodes et technologies innovants ont émergé dans le domaine de la micro-nano photonique et l'intégration de dispositifs optoélectroniques. Il est prévu de réaliser une variété de nouveaux dispositifs fonctionnels à l'échelle micro-nano, ouvrant une nouvelle plate-forme pour une nouvelle génération de technologie d'instrument.
Théorie de base: lorsque la taille caractéristique de la structure Micro-Nano atteint le nanomètre ou même l'échelle atomique, les paramètres du matériau dans les équations macro Maxwell changeront, ce qui entraînera divers effets optiques spéciaux, tels que la localisation du champ lumineux interrompant la diffraction limite, amélioration du champ électromagnétique, amélioration du rayonnement, amélioration de l'absorption / transmission / réflexion, amélioration de l'effet non linéaire, effet de lumière lente, effet moyen équivalent de la structure sous-longueur d'onde profonde, etc. Ces effets optiques spéciaux sont difficiles à expliquer en utilisant les théories optiques traditionnelles, et différents processus physiques dans différentes structures doivent être spécifiquement pris en compte. La clarification du mécanisme physique de ces effets optiques spéciaux fournira des conseils théoriques pour la conception de dispositifs micro-nano photoniques. Dans le même temps, dans la structure photonique Micro-Nano, en raison du fort effet local du champ lumineux, le couplage entre le champ lumineux et d'autres champs physiques est amélioré. Le couplage complexe entre la lumière, la machine, l'électricité, la chaleur et d'autres domaines multi-physiques doit également être résolu par le développement de théories et d'algorithmes correspondants. À l'heure actuelle, la communauté internationale a été en mesure de traiter certains problèmes de couplage multi-physique, mais elle est loin d'avoir atteint le niveau de résolution complète du problème.
Dispositifs fonctionnels: Les dispositifs fonctionnels micro-nano photoniques peuvent réaliser la génération, la transmission, la régulation de la lumière; détection et détection à l'échelle Micro-Nano, et présentent les avantages d'une petite taille, d'une vitesse rapide et du dépassement de la limite de diffraction traditionnelle. À l'heure actuelle, de nouveaux dispositifs fonctionnels optoélectroniques micro-nano basés sur des guides d'ondes nanophotoniques, des cristaux photoniques, des plasmons de surface et des métamatériaux électromagnétiques artificiels peuvent contrôler le champ lumineux à l'échelle micro-nano pour produire d'étranges caractéristiques de réponse et de dispersion électromagnétiques, et ont été utilisés pour préliminaire Réaliser des sources de lumière intégrées micro-nanométriques, des commutateurs tout-optiques, des commutateurs optiques, des modulateurs optiques, etc. Sur la base de dispositifs optoélectroniques à base d'arséniure de gallium, de phosphure d'indium, de nitrure de gallium et d'autres matériaux semi-conducteurs inorganiques, le développement ultérieur de Les nouveaux matériaux optoélectroniques Nano composites et la technologie de traitement Micro-Nano et la technologie d'intégration d'une variété de matériaux optoélectroniques hétérogènes constituent le point chaud de la recherche internationale actuelle. En outre, les dispositifs fonctionnels utilisant des matériaux semi-conducteurs organiques, tels que les OLED, les cellules solaires organiques à couches minces (OSC), les transistors organiques à couches minces (OTFT), etc., ont également reçu une grande attention de la part des cercles académiques et industriels.
Application du système: La conception de la structure Micro-Nano peut améliorer efficacement l'efficacité de conversion de l'énergie photoélectrique, et elle est appliquée à l'amélioration de l'efficacité de conversion photovoltaïque des cellules solaires; le milieu composite artificiel composé d'une structure de sous-longueur d'onde peut produire une furtivité électromagnétique, une tromperie optique, etc. De nouveaux phénomènes physiques ont des applications importantes dans la détection et l'anti-détection de signaux optiques; la technologie d'imagerie par microscopie optique à résolution nanométrique a des applications importantes dans les domaines de l'imagerie biomédicale, du stockage d'informations, de la lithographie de précision, de l'analyse des matériaux, etc. Les nanostructures sources peuvent réaliser des biocapteurs à haute sensibilité, qui sont actuellement largement utilisés dans la détection biomédicale et le diagnostic précoce des maladies; Les systèmes de puces photoniques micro-nano peuvent atteindre des normes de fréquence (temps) de très haute précision intégrées pour répondre aux petits satellites, aux missiles et aux exigences des appareils portables; basé sur des guides d'ondes optiques nanostructurés et des métamatériaux photoniques micro-nano, une variété d'effets d'affichage 3D peut être obtenue, fournissant de nouvelles idées pour le développement de systèmes d'affichage 3D à l'œil nu; le contrôle de la climatisation basé sur des micro-nano structures peut être développé De nouvelles dimensions de multiplexage, y compris l'espace de mode unidimensionnel de moment angulaire orbital photonique (OAM) et le multiplexage spatial bidimensionnel en mode transversal (MDM) en coupe transversale de faisceau, ont le potentiel de augmenter considérablement la capacité de transmission d'informations optique à nouveau; basé sur l'implémentation laser femtoseconde Le système de traitement Micro-Nano peut produire des structures Micro-Nano optiques tridimensionnelles complexes, ce qui offre la possibilité d'une intégration de puces optoélectroniques complexes.
