Dalam sepuluh tahun terakhir, dunia telah mulai dengan penuh semangat mengembangkan fotonik Micro-Nano dan teknologinya, menggabungkan teknologi optoelektronik dengan nanoteknologi, dan meningkatkan teknologi optoelektronik yang ada. Dari teori dasar, perangkat fungsional dengan struktur Micro-Nano hingga aplikasi sistem fotonik Mikro-Nano terintegrasi dan teknologi akuisisi gambar real-time resolusi tinggi, sejumlah besar prinsip, metode, dan teknologi inovatif telah muncul di bidang fotonik Mikro-Nano dan integrasi perangkat optoelektronik. Hal ini diharapkan dapat mewujudkan berbagai perangkat fungsional baru pada skala Micro-Nano, membuka platform baru untuk generasi baru teknologi instrumen.
Teori dasar: Ketika ukuran karakteristik struktur Mikro-Nano mencapai nanometer atau bahkan skala atom, parameter material dalam persamaan makro Maxwell akan berubah, menghasilkan berbagai efek optik khusus, seperti lokalisasi bidang cahaya yang melanggar batas difraksi, peningkatan medan elektromagnetik, Peningkatan radiasi, peningkatan penyerapan / transmisi / refleksi, peningkatan efek nonlinear, efek cahaya lambat, efek sedang yang setara dari struktur sub-panjang gelombang dalam, dll. Efek optik khusus ini sulit dijelaskan menggunakan teori optik tradisional, dan proses fisik yang berbeda dalam struktur yang berbeda perlu dipertimbangkan secara khusus. Mengklarifikasi mekanisme fisik efek optik khusus ini akan memberikan panduan teoritis untuk desain perangkat fotonik Mikro-Nano. Pada saat yang sama, dalam struktur fotonik Mikro-Nano, karena efek lokal yang kuat dari bidang cahaya, konektor antara bidang cahaya dan bidang fisik lainnya ditingkatkan. Konektor kompleks antara cahaya, mesin, listrik, panas dan bidang multi-fisika lainnya juga perlu diselesaikan dengan pengembangan teori dan algoritma yang sesuai. Saat ini, komunitas internasional telah mampu menangani beberapa masalah kopling multi-fisika, tetapi jauh dari mencapai tingkat sepenuhnya memecahkan masalah.
Perangkat fungsional: Perangkat fungsional fotonik Mikro-Nano dapat mewujudkan generasi cahaya, transmisi, regulasi; deteksi dan penginderaan pada skala Micro-Nano, dan memiliki keuntungan dari ukuran kecil, kecepatan cepat dan mengatasi batas difraksi tradisional. Saat ini, perangkat fungsional optoelektronik Mikro-Nano baru berdasarkan waveguides nanofotonik, kristal fotonik, plasmon permukaan, dan metamaterin elektromagnetik buatan dapat mengontrol bidang cahaya pada skala Mikro-Nano untuk menghasilkan respons elektromagnetik aneh dan karakteristik dispersi, dan telah digunakan untuk awal Mewujudkan sumber cahaya terintegrasi skala Mikro-Nano, sakelar semua optik, sakelar optik, optical switch Atas dasar perangkat optoelectronic berdasarkan gallium arsenide, indium phosphide, gallium nitride dan bahan semikonduktor anorganik lainnya, pengembangan lebih lanjut dari bahan korektronik nano komposit baru dan teknologi pemrosesan Mikro-Nano dan teknologi integrasi berbagai bahan optoelectronic heterogen adalah hot spot penelitian internasional saat ini. Selain itu, perangkat fungsional yang menggunakan bahan semikonduktor organik, seperti OLED, sel surya film tipis organik (OSC), transistor film tipis organik (OTFT), dll., juga telah menerima perhatian luas dari kalangan akademis dan industri.
Aplikasi sistem: Desain struktur Mikro-Nano dapat secara efektif meningkatkan efisiensi konversi energi fotoelektrik, dan diterapkan pada peningkatan efisiensi konversi fotovoltaik sel surya; media komposit buatan yang terdiri dari struktur sub-panjang gelombang dapat menghasilkan siluman elektromagnetik, penipuan optik, dll. Fenomena fisik baru memiliki aplikasi penting dalam deteksi dan anti-deteksi sinyal optik; teknologi pencitraan mikroskopi optik dengan resolusi nanometer memiliki aplikasi penting di bidang pencitraan biomedis, penyimpanan informasi, litografi presisi, analisis material, dll.; Nanostruktur sumber dapat mewujudkan biosensor sensitivitas tinggi, yang saat ini banyak digunakan dalam deteksi biomedis dan diagnosis penyakit dini; Sistem chip fotonik Micro-Nano dapat mencapai standar frekuensi (waktu) presisi ultra-tinggi terintegrasi untuk memenuhi satelit kecil, rudal, dan Persyaratan untuk perangkat portabel; berdasarkan waveguides optik terstruktur Nano dan metamateri fotonik Micro-Nano, berbagai efek tampilan 3D dapat dicapai, memberikan ide-ide baru untuk pengembangan sistem tampilan 3D mata telanjang; kontrol AC berdasarkan struktur Micro-Nano dapat dikembangkan Dimensi multipleks baru, termasuk photon orbital angular momentum (OAM) ruang mode satu dimensi dan beam cross-section dua dimensi transverse mode spatial multiplexing (MDM), berpotensi untuk sangat meningkatkan kapasitas transmisi informasi optik lagi; berdasarkan implementasi laser femtosecond Sistem pemrosesan Micro-Nano dapat menghasilkan struktur optik Mikro-Nano tiga dimensi yang kompleks, yang memberikan kemungkinan untuk integrasi chip optoelektronik yang kompleks.
