Az elmúlt tíz évben a világ erőteljesen elkezdte fejleszteni a Micro-Nano fotonikát és technológiáját, ötvözve az optoelektronikai technológiát a nanotechnológiával, és korszerűsítve a meglévő optoelektronikai technológiát. Az alapvető elméletektől, a Micro-Nano felépítésű funkcionális eszközöktől az integrált Micro-Nano fotonikai rendszeralkalmazásokig és a nagy felbontású, valós idejű képgyűjtő technológiáig számos újszerű elv, módszer és technológia jelent meg a Micro-Nano fotonika területén és optoelektronikus eszközintegráció. Várhatóan számos új funkcionális eszközt valósít meg a Micro-Nano skálán, új platformot nyitva meg a műszertechnika új generációja számára.
Alapelmélet: Amikor a Micro-Nano szerkezet jellegzetes mérete eléri a nanométert vagy akár az atommagasságot, a makró Maxwell-egyenletek anyagi paraméterei megváltoznak, ami különféle speciális optikai effektusokat eredményez, például a fénymező lokalizációját, amely megtöri a diffrakciót. határ, elektromágneses térjavítás, sugárzásnövelés, abszorpció / transzmisszió / visszaverődés fokozása, nemlineáris hatásfokozás, lassú fényhatás, a mélyhullámhosszúságú szerkezet ekvivalens közepes hatása stb. Ezeket a speciális optikai effektusokat nehéz megmagyarázni a hagyományos optikai elméletek segítségével, és Különösen figyelembe kell venni a különböző szerkezetek különböző fizikai folyamatait. E speciális optikai effektusok fizikai mechanizmusának tisztázása elméleti útmutatást nyújt a Micro-Nano fotonikus eszközök tervezéséhez. Ugyanakkor a Micro-Nano fotonikus szerkezetben a fénymező erős helyi hatása miatt a fénymező és más fizikai mezők összekapcsolódása fokozott. A fény, a gép, az elektromosság, a hő és az egyéb multi-fizikai területek közötti komplex összekapcsolást szintén megfelelő elméletek és algoritmusok kidolgozásával kell megoldani. Jelenleg a nemzetközi közösség képes kezelni néhány multi-fizika kapcsolási problémát, de még messze nem éri el a probléma teljes megoldásának szintjét.
Funkcionális eszközök: A Micro-Nano fotonikai funkcionális eszközök képesek megvalósítani a fénytermelést, az átvitelt, a szabályozást; detektálás és érzékelés a Micro-Nano skálán, és előnyei a kis méret, a gyors sebesség és a hagyományos diffrakciós határ túllépése. Jelenleg nanofoton hullámvezetőkön, fotonikus kristályokon, felületi plazmonokon és mesterséges elektromágneses metamateriaalakon alapuló új Micro-Nano optoelektronikus funkcionális eszközök vezérelhetik a fénymezőt a Micro-Nano skálán furcsa elektromágneses válasz- és diszperziós jellemzők előállítására, és ezeket használták előzetes Mikro-nanoszkóp méretű integrált fényforrások, teljesen optikai kapcsolók, optikai kapcsolók, optikai modulátorok stb. megvalósítása. A gallium-arsenid, indium-foszfid, gallium-nitrid és más szervetlen félvezető anyagok alapú optoelektronikai eszközök alapján a az új kompozit Nano optoelektronikai anyagok és a Micro-Nano feldolgozási technológia és a különféle heterogén optoelektronikus anyagok integrációs technológiája a jelenlegi nemzetközi kutatási téma. Ezenkívül a szerves félvezető anyagokat használó funkcionális eszközök, mint például az OLED-ek, a szerves vékony film napelemek (OSC), a szerves vékony film tranzisztorok (OTFT) stb.
Rendszeralkalmazás: A Micro-Nano szerkezet megtervezése hatékonyan javíthatja a fotoelektromos energia konverziós hatékonyságát, és alkalmazzák a napelemek fotovoltaikus konverziós hatékonyságának javítására; a hullámhossz alatti struktúrából álló mesterséges kompozit közeg elektromágneses lopakodást, optikai megtévesztést stb. eredményezhet. Az új fizikai jelenségeknek fontos alkalmazásuk van az optikai jelek észlelésében és felismerésének megakadályozásában; a nanométeres felbontású optikai mikroszkópos képalkotó technológia fontos alkalmazásokat kínál az orvosbiológiai képalkotás, az információ tárolása, a precíziós litográfia, az anyagelemzés stb .; A forrás nanostruktúrák nagy érzékenységű bioszenzorokat valósíthatnak meg, amelyeket jelenleg széles körben használnak a biomedicina felderítésében és a korai betegség diagnosztizálásában; A Micro-Nano fotonikus chiprendszerek képesek integrált ultragyönk pontosságú frekvencia (idő) szabványok elérésére, hogy megfeleljenek a kis műholdaknak, rakétáknak és a hordozható eszközökre vonatkozó követelményeknek; a nanoszerkezetű optikai hullámvezetők és a Micro-Nano fotonikus metaanyagok alapján különféle 3D-s megjelenítési effektusok érhetők el, amelyek új ötleteket kínálnak a szabad szemmel 3D-s megjelenítési rendszerek fejlesztéséhez; fejleszthető a Micro-Nano struktúrákon alapuló légkondicionáló vezérlés ismét jelentősen növeli az optikai információátviteli kapacitást; femtoszekundumos lézeres megvalósításon alapul A Micro-Nano feldolgozó rendszer komplex háromdimenziós Micro-Nano optikai struktúrákat képes előállítani, amely lehetőséget nyújt komplex optoelektronikus chip integrációra.
