Pēdējo desmit gadu laikā pasaule ir sākusi enerģiski attīstīt Micro-Nano fotonikas un tās tehnoloģijas, apvienojot optoelektroniskās tehnoloģijas ar nanotehnoloģiju un modernizējot esošās optoelektroniskās tehnoloģijas. No pamata teorijas, funkcionālās ierīces ar Micro-Nano struktūras integrēta Micro-Nano fotonika sistēmas pieteikumus un augstas izšķirtspējas reālā laika attēlu iegūšanas tehnoloģiju, liels skaits novatorisku principu, metožu un tehnoloģiju ir parādījušies jomā Micro-Nano fotonika un optoelektronic ierīces integrāciju. Paredzams, ka micro-Nano mērogā tiks realizētas dažādas jaunas funkcionālās ierīces, atverot jaunu platformu jaunās paaudzes instrumentu tehnoloģijai.
Pamattehācija: Kad mikro nanostruktūras raksturīgais izmērs sasniedz nanometru vai pat atomu skalu, mainīsies materiāla parametri makro Maxwell vienādojumos, kā rezultātā radīs dažādus īpašus optiskus efektus, piemēram, gaismas lauka lokalizāciju, laužot difrakcijas robežu, elektromagnētiskā lauka pastiprināšanu, radiācijas uzlabošanu, absorbcijas/caurlaidības/atstarošanas pastiprināšanu, nelineārā efekta pastiprināšanu, lēnu gaismas efektu, līdzvērtīgu vidējas iedarbības efektu no dziļā viļņa garuma struktūras utt. Šos īpašos optiskos efektus ir grūti izskaidrot, izmantojot tradicionālās optiskās teorijas, un īpaši jāņem vērā dažādi fiziskie procesi dažādās struktūrās. Šo īpašo optisko efektu fiziskā mehānisma noskaidrošana sniegs teorētiskas vadlīnijas Micro-Nano fotonisko ierīču projektēšanai. Tajā pašā laikā Micro-Nano fotoniskajā struktūrā gaismas lauka spēcīgās vietējās ietekmes dēļ tiek uzlabota savienojuma izveide starp gaismas lauku un citiem fiziskiem laukiem. Kompleksā sakabe starp gaismu, mašīnu, elektrību, siltumu un citām daudzfizikas laukiem arī ir jāatrisina, attīstot atbilstošas teorijas un algoritmus. Pašlaik starptautiskā sabiedrība ir spējusi tikt galā ar dažām multifizikas sakabes problēmām, bet tā nebūt nav sasniedzis problēmas pilnīgas risināšanas līmeni.
Funkcionālās ierīces: Micro-Nano fotonika funkcionālās ierīces var realizēt gaismas ražošanu, pārraidi, regulējumu; atklāšanas un sensoru pie Micro-Nano mērogā, un ir priekšrocības, maza izmēra, ātru ātrumu un pārvarēt tradicionālo difrakcijas robežu. Pašlaik jaunās Micro-Nano optoelektroniskās funkcionālās ierīces, kuru pamatā ir nanofotohniskie viļņu vadi, fotoniskie kristāli, virsmas plazmi un mākslīgie elektromagnētiskie metamateriāli, var kontrolēt gaismas lauku mikro nanomērogā, lai radītu dīvainu elektromagnētisko reakciju un dispersijas īpašības, un ir izmantotas provizoriskiem Mikro nanomērogu integrētiem gaismas avotiem, visiem optiskajiem slēdžiem, optiskajiem slēdžiem, optiskajiem modulatoriem utt. Pamatojoties uz optoelektroniskām ierīcēm, kuru pamatā ir gallija arsenīds, indium fosfīds, gallija nitrīds un citi neorganiskie pusvadītāju materiāli, jaunu kompozītmateriālu Nano optoelektronisko materiālu un mikroauto nano apstrādes tehnoloģiju un dažādu neviendabīgu optoelektronisku materiālu integrācijas tehnoloģija ir pašreizējais starptautiskais pētījums Karstais punkts. Turklāt funkcionālās ierīces, kurās izmanto organiskos pusvadītāju materiālus, piemēram, OLED, organiskās plānas plēves saules baterijas (OSC), organiskās plānas plēves tranzistori (OTFT) u.c., ir saņēmuši plašu uzmanību arī akadēmiskajos un rūpnieciskajos apļos.
Sistēmas pielietojums: Micro-Nano struktūras konstrukcija var efektīvi uzlabot fotoelektriskās enerģijas konversijas efektivitāti, un to piemēro saules bateriju fotoelektriskās konversijas efektivitātes uzlabošanai; mākslīgais kompozītmateriāla barotne, kas sastāv no subviļuma garuma struktūras, var radīt elektromagnētisko maskēšanu, optisko maldināšanu utt. Jaunām fiziskām parādībām ir svarīga pielietojuma optisko signālu atklāšanā un novēršanā; optiskās mikroskopijas attēlveidošanas tehnoloģija ar nanometra izšķirtspēju ir svarīga pielietojuma biomedicīnas attēlveidošanas, informācijas glabāšanas, precīzās litogrāfijas, materiālu analīzes u. c. jomās; Avota nanostruktūras var realizēt augstas jutības biosensorus, kurus pašlaik plaši izmanto biomedicīnas atklāšanā un agrīnas slimību diagnosticēšanas jomā; Micro-Nano fotonikas mikroshēmu sistēmas var sasniegt integrētus ultra-augstas precizitātes frekvences (laika) standartus, lai atbilstu maziem satelītiem, raķetēm un prasībām attiecībā uz pārnēsājamām ierīcēm; pamatojoties uz nanostrukturētiem optiskajiem viļņu viļņu vadiem un Mikro-Nano fotoniskajiem metamateriāliem, var sasniegt dažādus 3D displeja efektus, nodrošinot jaunas idejas ar neapbruņotu acu 3D displeju sistēmu izstrādei; gaisa kondicionēšanas kontroli, pamatojoties uz Mikro-Nano struktūrām, var izstrādāt jaunus multipleksēšanas izmērus, tostarp fotonu orbītas leņķa impulsu (OAM) viendimensijas režīma telpu un staru šķērsgriezuma divdimensiju šķērsmoda telpisko multipleksēšanu (MDM), ir potenciāls vēlreiz ievērojami palielināt optiskās informācijas pārraides jaudu; pamatojoties uz femtosecond lāzera īstenošanu Micro-Nano apstrādes sistēma var ražot sarežģītas trīsdimensiju Micro-Nano optiskās struktūras, kas nodrošina iespēju kompleksai optoelektroniska mikroshēmu integrācijai.
