في السنوات العشر الماضية ، بدأ العالم في تطوير فوتونات Micro-Nano وتقنيتها بقوة ، والجمع بين تكنولوجيا الإلكترونيات الضوئية وتكنولوجيا النانو ، ورفع مستوى التكنولوجيا الإلكترونية الضوئية الحالية. من النظريات الأساسية ، والأجهزة الوظيفية مع هياكل Micro-Nano إلى تطبيقات نظام الضوئيات الدقيقة Micro-Nano وتكنولوجيا الحصول على الصور في الوقت الحقيقي عالية الدقة ، ظهر عدد كبير من المبادئ والأساليب والتقنيات المبتكرة في مجال الضوئيات الدقيقة وتكامل الجهاز الإلكتروني البصري. من المتوقع أن تدرك مجموعة متنوعة من الأجهزة الوظيفية الجديدة على مقياس Micro-Nano ، مما يفتح منصة جديدة لجيل جديد من تكنولوجيا الأجهزة.
النظرية الأساسية: عندما يصل الحجم المميز لبنية Micro-Nano إلى النانومتر أو حتى المقياس الذري ، ستتغير معلمات المواد في معادلات ماكرو ماكرو ، مما ينتج عنه تأثيرات بصرية خاصة مختلفة ، مثل توطين مجال الضوء الذي يكسر الانعراج الحد ، تحسين المجال الكهرومغناطيسي ، تعزيز الإشعاع ، تعزيز الامتصاص / الإرسال / الانعكاس ، تعزيز التأثير غير الخطي ، تأثير الضوء البطيء ، التأثير المتوسط المكافئ لهيكل الطول الموجي الفرعي العميق ، إلخ. يصعب تفسير هذه التأثيرات البصرية الخاصة باستخدام النظريات البصرية التقليدية ، و العمليات الفيزيائية المختلفة في الهياكل المختلفة تحتاج إلى النظر فيها على وجه التحديد. سيوفر توضيح الآلية الفيزيائية لهذه التأثيرات الضوئية الخاصة إرشادات نظرية لتصميم الأجهزة الضوئية Micro-Nano. في الوقت نفسه ، في البنية الضوئية Micro-Nano ، نظرًا للتأثير المحلي القوي لمجال الضوء ، تم تحسين الاقتران بين مجال الضوء والمجالات الفيزيائية الأخرى. يجب أيضًا حل الاقتران المعقد بين الضوء والآلة والكهرباء والحرارة ومجالات الفيزياء المتعددة الأخرى من خلال تطوير النظريات والخوارزميات المقابلة. في الوقت الحاضر ، كان المجتمع الدولي قادرًا على التعامل مع بعض مشاكل اقتران متعددة الفيزياء ، لكنه بعيد عن الوصول إلى مستوى حل المشكلة تمامًا.
الأجهزة الوظيفية: يمكن للأجهزة الوظيفية الدقيقة للضوئيات الدقيقة أن تحقق توليد الضوء ونقله وتنظيمه ؛ الكشف والاستشعار على مقياس Micro-Nano ، ولهما مزايا الحجم الصغير والسرعة العالية والتغلب على حد الانعراج التقليدي. في الوقت الحالي ، يمكن للأجهزة الوظيفية الإلكترونية الضوئية الدقيقة الجديدة التي تعتمد على الموجات النانوية الفوتونية والبلورات الضوئية والبلازمونات السطحية والمواد الكهرومغناطيسية الاصطناعية التحكم في مجال الضوء بمقياس Micro-Nano لإنتاج استجابة كهرومغناطيسية غريبة وخصائص تشتت ، وقد تم استخدامها من أجل الإدراك الأولي لمصادر الضوء المتكاملة ذات النطاق الصغير ، والمفاتيح الضوئية بالكامل ، والمفاتيح الضوئية ، والمعدِّلات الضوئية ، وما إلى ذلك على أساس الأجهزة الإلكترونية الضوئية القائمة على زرنيخيد الغاليوم ، وفوسفيد الإنديوم ، ونتريد الغاليوم ، ومواد أشباه الموصلات غير العضوية الأخرى ، تعتبر المواد الإلكترونية الضوئية النانوية الجديدة المركبة وتكنولوجيا معالجة Micro-Nano وتكنولوجيا التكامل لمجموعة متنوعة من المواد الإلكترونية الضوئية غير المتجانسة هي نقطة البحث الدولية الحالية الساخنة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأجهزة الوظيفية التي تستخدم مواد شبه موصلة عضوية ، مثل OLEDs ، والخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة العضوية (OSC) ، والترانزستورات العضوية الرقيقة (OTFT) ، وما إلى ذلك ، حظيت أيضًا باهتمام واسع من الأوساط الأكاديمية والصناعية.
تطبيق النظام: تصميم هيكل Micro-Nano يمكن أن يحسن بشكل فعال كفاءة تحويل الطاقة الكهروضوئية ، ويتم تطبيقه على تحسين كفاءة التحويل الكهروضوئي للخلايا الشمسية ؛ يمكن للوسط المركب الاصطناعي المكون من بنية طول الموجة الفرعية أن ينتج خلسة كهرومغناطيسية ، وخداع بصري ، وما إلى ذلك. للظواهر الفيزيائية الجديدة تطبيقات مهمة في الكشف عن الإشارات الضوئية ومكافحتها ؛ تكنولوجيا التصوير المجهري البصري بدقة نانومتر لها تطبيقات مهمة في مجالات التصوير الطبي الحيوي ، وتخزين المعلومات ، والطباعة الحجرية الدقيقة ، وتحليل المواد ، وما إلى ذلك ؛ يمكن للبنى النانوية المصدر تحقيق مستشعرات حيوية عالية الحساسية ، والتي تستخدم حاليًا على نطاق واسع في الكشف الطبي الحيوي والتشخيص المبكر للأمراض ؛ يمكن أن تحقق أنظمة الرقائق الضوئية Micro-Nano معايير تردد (وقت) متكاملة فائقة الدقة لتلبية الأقمار الصناعية الصغيرة والصواريخ ومتطلبات الأجهزة المحمولة ؛ استنادًا إلى الأدلة الموجية الضوئية ذات البنية النانوية والمواد الفوقية الضوئية الدقيقة الدقيقة ، يمكن تحقيق مجموعة متنوعة من تأثيرات العرض ثلاثية الأبعاد ، مما يوفر أفكارًا جديدة لتطوير أنظمة العرض ثلاثية الأبعاد بالعين المجردة ؛ يمكن تطوير التحكم في تكييف الهواء استنادًا إلى هياكل Micro-Nano أبعاد جديدة لتعدد الإرسال ، بما في ذلك مساحة وضع الزخم الزاوي المداري للفوتون (OAM) وحزمة المقطع العرضي ثنائي الأبعاد الوضع العرضي (MDM) زيادة قدرة نقل المعلومات الضوئية بشكل كبير مرة أخرى ؛ استنادًا إلى تطبيق ليزر الفيمتو ثانية ، يمكن لنظام معالجة Micro-Nano إنتاج هياكل بصرية دقيقة ثلاثية الأبعاد معقدة ، والتي توفر إمكانية تكامل رقاقة إلكترونية ضوئية معقدة.
