Viimeisen kymmenen vuoden aikana maailma on alkanut kehittää voimakkaasti Micro-Nano-fotoniikkaa ja sen teknologiaa yhdistämällä optoeelektronisen teknologian nanoteknologiaan ja päivittämällä olemassa olevaa optosähköistä teknologiaa. Micro-Nano-fotoniikka- ja optosähkölaitteiden integroinnin alalla on syntynyt useita innovatiivisia periaatteita, menetelmiä ja teknologioita perusteorioista, Mikro-Nano-fotonikoilla ja optoetronisten laitteiden integroinnissa on syntynyt useita innovatiivisia periaatteita, menetelmiä ja teknologioita. Sen odotetaan toteuvan erilaisia uusia toiminnallisia laitteita Micro-Nano-asteikolla, mikä avaa uuden alustan uuden sukupolven instrumenttiteknologialle.
Perusteoria: Kun Micro-Nano-rakenteen ominaiskoko saavuttaa nanometrin tai jopa atomiasteikon, makron materiaaliparametrit Maxwellin yhtälöt muuttuvat, mikä johtaa erilaisiin erityisiin optisiin vaikutuksiin, kuten diffraktiorajan rikkovan valokentän lokalisointiin, sähkömagneettisen kentän parannukseen, säteilyn tehostamiseen, imeytymisen/voimansiirron/heijastuksen parantamiseen, epälineaarisen vaikutuksen parantamiseen, hitaaseen valovaikutukseen, syvän ala-aallonpituusrakenteen vastaavaan keskivaikutukseen jne. Näitä erityisiä optisia vaikutuksia on vaikea selittää perinteisillä optisilla teorioilla, ja eri rakenteiden erilaiset fyysiset prosessit on erityisesti otettava huomioon. Näiden erityisten optisten tehosteiden fyysisen mekanismin selventäminen antaa teoreettista ohjausta Micro-Nano-fotoniikkalaitteiden suunnitteluun. Samaan aikaan Micro-Nano-fotoniikkarakenteessa valokentän voimakkaan paikallisen vaikutuksen vuoksi valokentän ja muiden fyysisten kenttien välinen kytkentä paranee. Valon, koneen, sähkön, lämmön ja muiden monifysiikka-alojen monimutkainen kytkentä on ratkaistava myös vastaavien teorioiden ja algoritmien kehittämisellä. Tällä hetkellä kansainvälinen yhteisö on pystynyt käsittelemään joitakin monifysiikan kytkentäongelmia, mutta se ei ole vielä läheskään saavuttanut sitä tasoa, jolla ongelma ratkaistaan kokonaan.
Toiminnalliset laitteet: Micro-Nano-fotoniikot toimivat laitteet voivat toteuttaa valontuotannon, voimansiirron, sääntelyn; micro-nano-asteikolla, ja sen edut ovat pieni koko, nopea nopeus ja perinteisen diffraktiorajan ylittäminen. Tällä hetkellä nanofotonisiin aaltoputkiin, fotonikiteisiin kiteisiin, pintaplasmoneihin ja keinotekoisiin sähkömagneettisiin metamateriaaleiin perustuvat uudet Micro-Nano-optosähköiset toiminnalliset laitteet voivat ohjata valokenttää Micro-Nano-asteikolla outojen sähkömagneettisten vaste- ja dispersio-ominaisuuksien tuottamiseksi, ja niitä on käytetty alustaviin Realize Micro-Nano -mittakaavan integroituihin valonlähteisiin, optisiin kytkimiin, optisiin kytkimiin, optisiin modulaattoreita jne. Galliumarsenidiin, indiumfosfidiin, galliumnitridiin ja muihin epäorgaanisiin puolijohdemateriaaleihin perustuvien optoetronisten laitteiden perusteella uusien komposiitti-Nanooptometronimateriaalien ja Micro-Nano-prosessointiteknologian jatkokehittäminen ja erilaisten heterogeenisten optoemotronisten materiaalien integrointiteknologia on nykyinen kansainvälinen tutkimus Hot spot. Lisäksi funktionaaliset laitteet, joissa käytetään orgaanisia puolijohdemateriaaleja, kuten OLED-kalvoja, orgaanisia ohutkalvoisia aurinkokennoja (OSC), orgaanisia ohutkalvotransistoreita (OTFT) jne., ovat saaneet laajaa huomiota myös akateemisissa ja teollisissa piireissä.
Järjestelmän käyttö: Micro-Nano-rakenteen suunnittelu voi tehokkaasti parantaa valosähköisen energian muuntotehokkuutta, ja sitä sovelletaan aurinkokennojen aurinkosähköisen muuntotehokkuuden parantamiseen; sub-aallonpituusrakenteesta koostuva keinotekoinen komposiittiaine voi tuottaa sähkömagneettista häivettä, optista petosta jne. Uusilla fysikaalisilla ilmiöillä on tärkeitä sovelluksia optisten signaalien havaitsemisessa ja havaitsemisen vastaisessa havaitsemisessa; nanometriresoluutiolla tuotetulla optisella mikroskopiakuvaustekniikalla on tärkeitä sovelluksia biolääketieteellisen kuvantamisen, tiedon tallentamisen, tarkkuuslitografian, materiaalianalyysin jne. Lähdenanorakenteet voivat toteuttaa erittäin herkkiä biosensorit, joita käytetään tällä hetkellä laajalti biolääketieteen havaitsemisessa ja varhaisessa sairauksien diagnosoinnissa; Micro-Nano-fotoniikkasirujärjestelmillä voidaan saavuttaa integroidut erittäin tarkat taajuusstandardit (aika) pienten satelliittien, ohjusten ja kannettavia laitteita koskevien vaatimusten täyttämiseksi; Nanorakenteisten optisten aaltoputkien ja Micro-Nano-fotonisten metamateriaalien perusteella voidaan saavuttaa erilaisia 3D-näyttötehosteita, jotka tarjoavat uusia ideoita paljaalla silmällä näkyvien 3D-näyttöjärjestelmien kehittämiseen; Mikro-Nano-rakenteisiin perustuvaa ilmastointiohjausta voidaan kehittää Uusia multipleksimittoja, mukaan lukien fotoni orbitaalinen kulma-liike (OAM) yksiulotteinen tilatila ja säteen poikkileikkaus kaksiulotteinen poikittaistilan tila multipleksi (MDM), voivat lisätä optisen tiedonsiirtokapasiteettia huomattavasti uudelleen; perustuu femtosecond laser toteutus Micro-Nano prosessointijärjestelmä voi tuottaa monimutkaisia kolmiulotteisia Micro-Nano optisia rakenteita, mikä tarjoaa mahdollisuuden monimutkaiseen optoelektroniseen siruintegraatioon.
