I de sidste ti år er verden begyndt at udvikle Micro-Nano fotonik og dens teknologi kraftigt ved at kombinere optoelektronisk teknologi med nanoteknologi og opgradere den eksisterende optoelektroniske teknologi. Fra grundlæggende teorier, funktionelle enheder med Micro-Nano-strukturer til integrerede Micro-Nano fotoniske systemapplikationer og højopløsnings-realtids billedoptagelsesteknologi er der opstået et stort antal innovative principper, metoder og teknologier inden for Micro-Nano fotonik og integration af optoelektroniske enheder. Det forventes at realisere en række nye funktionelle enheder på Micro-Nano-skalaen, der åbner en ny platform til en ny generation af instrumentteknologi.
Grundlæggende teori: Når den karakteristiske størrelse af Micro-Nano-strukturen når nanometeret eller endda atomskalaen, ændres materialeparametrene i makro Maxwell-ligningerne, hvilket resulterer i forskellige specielle optiske effekter, såsom lokalisering af lysfelt, der bryder diffraktionen grænse, elektromagnetisk feltforbedring, strålingsforbedring, absorption / transmission / refleksionsforstærkning, ikke-lineær effektforbedring, langsom lyseffekt, ækvivalent mediumeffekt af dyb subbølgelængdestruktur osv. Disse specielle optiske effekter er vanskelige at forklare ved brug af traditionelle optiske teorier, og forskellige fysiske processer i forskellige strukturer skal overvejes specifikt. En afklaring af den fysiske mekanisme for disse specielle optiske effekter vil give teoretisk vejledning til design af mikro-nano fotoniske enheder. Samtidig forbedres koblingen mellem lysfeltet og andre fysiske felter i den mikro-nano fotoniske struktur på grund af den stærke lokale effekt af lysfeltet. Den komplekse kobling mellem lys, maskine, elektricitet, varme og andre multifysikfelter skal også løses ved udvikling af tilsvarende teorier og algoritmer. På nuværende tidspunkt har det internationale samfund været i stand til at håndtere nogle flerfysiske koblingsproblemer, men det er langt fra at nå det niveau, hvor problemet løses fuldstændigt.
Funktionelle enheder: Micro-Nano fotoniske funktionelle enheder kan realisere lysgenerering, transmission, regulering; detektering og sensing i Micro-Nano-skalaen og har fordelene ved lille størrelse, hurtig hastighed og overvinder den traditionelle diffraktionsgrænse. På nuværende tidspunkt kan nye mikro-nano-optoelektroniske funktionelle enheder baseret på nanofotoniske bølgeledere, fotoniske krystaller, overfladeplasmoner og kunstige elektromagnetiske metamaterialer styre lysfeltet på mikro-nano-skalaen for at producere mærkelig elektromagnetisk respons og dispersionsegenskaber og er blevet brugt til foreløbig Realiser Micro-Nano-skala integrerede lyskilder, optiske afbrydere, optiske afbrydere, optiske modulatorer osv. På basis af optoelektroniske enheder baseret på galliumarsenid, indiumphosphid, galliumnitrid og andre uorganiske halvledermaterialer, videreudvikling af nye sammensatte Nano optoelektroniske materialer og Micro-Nano processeringsteknologi og integrationsteknologi af en række heterogene optoelektroniske materialer er den nuværende internationale forskning Hot Spot. Derudover har funktionelle enheder, der bruger organiske halvledermaterialer, såsom OLED'er, organiske tynde film solceller (OSC), organiske tynde filmtransistorer (OTFT) osv., Også fået stor opmærksomhed fra de akademiske og industrielle kredse.
Systemapplikation: Designet af Micro-Nano-struktur kan effektivt forbedre omdannelseseffektiviteten af fotoelektrisk energi, og det anvendes til forbedring af solcellernes solceller til solceller; det kunstige sammensatte medium sammensat af sub-bølgelængdestruktur kan producere elektromagnetisk stealth, optisk bedrag osv. Nye fysiske fænomener har vigtige anvendelser til påvisning og antidetektion af optiske signaler; optisk mikroskopi billeddannelsesteknologi med nanometer opløsning har vigtige anvendelser inden for biomedicinsk billeddannelse, informationslagring, præcision litografi, materialeanalyse osv .; Kildenanostrukturer kan realisere biosensorer med høj følsomhed, som i øjeblikket er meget anvendt til biomedicinsk påvisning og tidlig sygdomsdiagnose; Micro-Nano fotoniske chipsystemer kan opnå integrerede ultrahøj præcision frekvens (tids) standarder for at imødekomme små satellitter, missiler og krav til bærbare enheder; baseret på Nano-strukturerede optiske bølgeledere og Micro-Nano fotoniske metamaterialer, kan der opnås en række 3D-displayeffekter, der giver nye ideer til udvikling af 3D-skærmsystemer med blotte øje; klimaanlægskontrol baseret på Micro-Nano-strukturer kan udvikles Nye multiplexeringsdimensioner, inklusive foton orbital vinkelmoment (OAM) endimensionelt tilstandsrum og strålediameter to-dimensionelt tværgående tilstand rumlig multiplexing (MDM), har potentialet til øger den optiske transmissionskapacitet kraftigt igen; baseret på femtosekund laserimplementering Micro-Nano-behandlingssystemet kan producere komplekse tredimensionelle Micro-Nano optiske strukturer, som giver mulighed for kompleks optoelektronisk chipintegration.
