در ده سال گذشته ، جهان با ترکیبی از فناوری نوری و فناوری نانو و به روزرسانی فناوری نوری الکترونیکی موجود ، شروع به توسعه شدید فوتونیک Micro-Nano و فناوری آن کرده است. از نظریه های اساسی ، دستگاه های عملکردی با ساختارهای Micro-Nano گرفته تا برنامه های یکپارچه سیستم فوتونیک Micro-Nano و فناوری کسب تصویر در زمان واقعی با وضوح بالا ، تعداد زیادی از اصول ، روش ها و فن آوری های نوآورانه در زمینه فوتونیک Micro-Nano پدید آمده است و یکپارچه سازی دستگاه های الکترونیکی پیش بینی می شود انواع مختلفی از عملکردهای جدید در مقیاس Micro-Nano را تحقق بخشد و بستر جدیدی را برای نسل جدید فناوری ابزار باز کند.
تئوری اساسی: هنگامی که اندازه مشخصه ساختار Micro-Nano به نانومتر یا حتی مقیاس اتمی برسد ، پارامترهای ماده در معادلات کلان ماکسول تغییر می کنند ، در نتیجه اثرات نوری ویژه خاصی ایجاد می شود ، مانند محلی سازی میدان نور که باعث شکست پراش می شود حد ، افزایش میدان الکترومغناطیسی ، افزایش تشعشع ، افزایش جذب / انتقال / انعکاس ، افزایش اثر غیرخطی ، اثر نور آهسته ، اثر متوسط معادل ساختار طول موج زیر عمیق ، و غیره توضیح این اثرات نوری ویژه با استفاده از نظریه های نوری سنتی دشوار است و فرآیندهای مختلف فیزیکی در ساختارهای مختلف باید به طور خاص در نظر گرفته شود. روشن کردن مکانیسم فیزیکی این جلوه های نوری ویژه ، راهنمایی نظری برای طراحی دستگاه های فوتونی Micro-Nano را فراهم می کند. در همان زمان ، در ساختار فوتونی Micro-Nano ، به دلیل اثر محلی قوی میدان نور ، اتصال بین میدان نور و سایر زمینه های فیزیکی افزایش می یابد. اتصال پیچیده بین نور ، ماشین ، برق ، گرما و سایر زمینه های چند فیزیکی نیز باید با توسعه نظریه ها و الگوریتم های مربوطه حل شود. در حال حاضر ، جامعه بین المللی توانسته است با برخی از مشکلات اتصال فیزیک چندگانه مقابله کند ، اما رسیدن به سطح حل کامل مسئله بسیار دور است.
دستگاه های عملکردی: دستگاه های کاربردی فوتونیک میکرو نانو می توانند تولید ، انتقال ، تنظیم نور را تحقق بخشند. تشخیص و سنجش در مقیاس Micro-Nano ، و دارای مزایای اندازه کوچک ، سرعت سریع و غلبه بر حد پراش سنتی است. در حال حاضر ، دستگاههای جدید کاربردی نوری الکترونیکی Micro-Nano مبتنی بر راهنماهای نانوفوتونیک ، بلورهای فوتونی ، پلاسمونهای سطحی و فرامواد الکترومغناطیسی مصنوعی می توانند میدان نور را در مقیاس Micro-Nano کنترل کرده و ویژگیهای پاسخ الکترومغناطیسی و پراکندگی عجیب و غریب را تولید کنند و برای مقدماتی تحقق بخشیدن به منابع نوری یکپارچه در مقیاس میکرو ، سوئیچ های تمام نوری ، سوئیچ های نوری ، تعدیل کننده های نوری و غیره. بر اساس دستگاه های الکترونیکی مبتنی بر آرسنید گالیم ، فسفید ایندیوم ، نیترید گالیم و سایر مواد نیمه رسانا غیر آلی ، توسعه بیشتر مواد نوری الکترونیکی کامپوزیت جدید و فناوری پردازش میکرو نانو و فن آوری یکپارچه سازی انواع مختلف ناهمگن اپتوالکترونیک تحقیقات بین المللی فعلی نقطه داغ است. علاوه بر این ، دستگاه های کاربردی با استفاده از مواد نیمه رسانای آلی ، مانند OLED ، سلول های خورشیدی فیلم نازک آلی (OSC) ، ترانزیستور فیلم نازک آلی (OTFT) و غیره ، نیز مورد توجه گسترده محافل دانشگاهی و صنعتی قرار گرفته اند.
کاربرد سیستم: طراحی ساختار میکرو نانو می تواند به طور موثری راندمان تبدیل انرژی فوتوالکتریک را بهبود بخشد و از آن برای بهبود بازده تبدیل فتوولتائیک سلول های خورشیدی استفاده می شود. محیط ترکیبی مصنوعی متشکل از ساختار طول موج فرعی می تواند باعث پنهان کاری الکترومغناطیسی ، فریب نوری و غیره شود. پدیده های بدنی جدید کاربردهای مهمی در تشخیص و ضد ردیابی سیگنال های نوری دارند. فناوری تصویربرداری میکروسکوپ نوری با رزولوشن نانومتر کاربردهای مهمی در زمینه تصویربرداری پزشکی ، ذخیره اطلاعات ، لیتوگرافی دقیق ، تجزیه و تحلیل مواد و غیره دارد. نانوساختارهای منبع می توانند حسگرهای زیستی با حساسیت بالا را درک کنند ، که در حال حاضر به طور گسترده ای در تشخیص پزشکی و تشخیص زودرس بیماری استفاده می شود. سیستم های تراشه فوتونیک Micro-Nano می توانند استانداردهای یکپارچه با فرکانس بسیار بالا (زمان) یکپارچه را برای پاسخگویی به ماهواره های کوچک ، موشک ها و الزامات دستگاه های قابل حمل بدست آورند. بر اساس راهنماهای نوری ساختاری نانو و فرامواد فوتونی فوتون Micro-Nano ، می توان به انواع جلوه های نمایش سه بعدی دست یافت ، ایده های جدیدی را برای توسعه سیستم های نمایش سه بعدی با چشم غیر مسلح فراهم کرد. کنترل تهویه مطبوع مبتنی بر ساختارهای میکرو نانو می تواند توسعه یابد ابعاد جدید مالتی پلکسینگ ، از جمله حرکت تک بعدی زاویه ای فوتونی مداری (OAM) و فضای مقطع پرتوی مقطع پرتو دو بعدی (چند منظوره فضایی (MDM)) ، ظرفیت انتقال اطلاعات نوری را تا حد زیادی افزایش دهید. بر اساس پیاده سازی لیزر فمثانیه ثانیه سیستم پردازش Micro-Nano می تواند ساختارهای نوری پیچیده میکرو-نانو سه بعدی را ایجاد کند ، که امکان ادغام تراشه های الکترونیکی پیچیده را فراهم می کند.
