microtoroid是什麼意思，microtoroid的意思翻譯、用法、同義詞、例句

常用詞典

專業解析

Microtoroid（微環諧振腔）是一種在微納光子學領域至關重要的光學微腔結構。其核心特征和意義如下：

1. 結構特征

   其名稱直接揭示了其形态：“micro”表示其尺寸在微米量級（通常直徑從幾微米到上百微米），“toroid”指其圓環狀（甜甜圈形）結構。它通常由一個支撐柱（pedestal）頂着一個極薄的圓盤構成，通過特殊的制造工藝（如激光重熔或化學蝕刻）使圓盤邊緣熔化并表面張力收縮，最終形成光滑、圓對稱的環形波導結構。

2. 核心工作原理 - 光學諧振

   microtoroid的核心價值在于其能支持高品質因數（High-Q factor）的光學諧振模式，特别是“回音壁模式”（Whispering Gallery Mode, WGM）。

   • 回音壁模式 (WGM)： 光被限制在環形腔的彎曲邊界内，通過連續的全内反射沿着環形腔的内壁傳播。這種模式能将光長時間（可達微秒量級）局域在微小的體積内，極大地增強了光與物質的相互作用。
   • 高Q值： Q值是衡量諧振腔能量損耗速率的指标，定義為諧振頻率與諧振峰寬度的比值。Microtoroid因其超光滑的表面（散射損耗極低）和近乎完美的圓對稱性（模式損耗低），能夠實現極高的Q值（通常在數百萬到數十億量級）。高Q值意味着光子壽命長，腔内光場強度極高。

3. 核心應用領域

   得益于其超高Q值和小模式體積，microtoroid在多個前沿領域展現出巨大潛力：

   • 超高靈敏度傳感： 對腔表面或附近環境的微小變化（如折射率、分子吸附）極其敏感，可用于生物分子檢測（如單分子檢測）、化學傳感和環境監測。附着在表面的目标物會擾動WGM的諧振特性（如諧振波長漂移），從而被高精度檢測到。
   • 低阈值非線性光學： 腔内極高的光強使得在極低的輸入光功率下即可觀察到顯著的非線性光學效應，如光學參量振蕩、頻率轉換（倍頻、和頻等）和克爾光頻梳生成。這對于研制小型化、低功耗的非線性光子器件至關重要。
   • 腔量子電動力學 (cQED)： 作為高品質光學腔，可用于研究光與物質（如量子點、色心、冷原子）在強耦合區域的量子相互作用，是量子信息處理（如量子網絡節點）和基礎量子光學研究的重要平台。
   • 窄線寬激光器： 可用作激光諧振腔的一部分，産生具有極窄線寬和低噪聲的激光輸出，適用于精密測量和光通信。

4. 優勢

   與其它光學微腔（如微球、微盤）相比，microtoroid的優勢在于：

   • 超高Q值： 通常高于微盤腔。
   • 易于光耦合： 其支撐柱結構使得利用錐形光纖或集成波導進行高效、可控的倏逝場耦合相對容易。
   • 機械穩定性： 支撐柱結構提供了良好的機械支撐。
   • 與平面工藝兼容性： 其制造基礎是平面矽基工藝，有利于潛在的集成化。

總結來說，microtoroid是一種基于回音壁模式工作的、具有超高光學品質因數的微米尺度環形光學諧振腔。其核心價值在于能将光長時間局域在微小空間内，極大增強光場強度，從而在超高靈敏度傳感、低阈值非線性光學、腔量子電動力學和窄線寬激光器等領域具有革命性的應用前景。

來源說明： Microtoroid 是微納光子學領域的專業術語，其定義、工作原理和應用在衆多權威光學、物理學期刊和綜述文獻中有詳細描述。由于搜索結果未能提供直接鍊接，建議參考以下類型的權威來源獲取更深入信息：

• 光學領域頂級期刊如 Nature Photonics, Physical Review Letters, Optica, Laser & Photonics Reviews 上關于光學微腔、回音壁模式、傳感、非線性光學的綜述及研究論文。
• 微納光子學或集成光子學領域的經典教科書或專著。
• 知名大學或研究機構（如加州理工學院 - 該結構的先驅研究者之一K. Vahala教授所在機構）相關實驗室的研究介紹頁面。

網絡擴展資料

“Microtoroid”是一個由“micro-”（意為“微小的”）和“toroid”（意為“環形結構”）組成的合成詞，通常指代微米尺度的環形結構。以下是詳細解釋：

1.詞源與基本定義

• “Micro-”：前綴，表示“百萬分之一”或“極小的”，常用于描述微觀尺度（如微米級）。
• “Toroid”：數學或物理學術語，指類似甜甜圈的環形幾何體，其橫截面可以是圓形或其他形狀。
  結合後，“microtoroid”字面意義為“微型環形結構”，通常指直徑在微米（μm）級别的環形物體。

2.應用領域

在科學和工程中，microtoroid 常見于以下場景：

• 光學與光子學：作為微環諧振器（microtoroid resonator），用于高靈敏度傳感器或光通信設備。這種結構能通過光的全内反射實現高Q值（品質因數），增強光與物質的相互作用。
• 微機電系統（MEMS）：作為微型機械元件，用于慣性傳感器或能量收集裝置。
• 生物醫學：可能用于微型藥物遞送載體或細胞培養支架。

3.特性與優勢

• 高Q值：光學微環的環形結構可長時間“捕獲”光子，提升傳感精度。
• 微型化：微米級尺寸適合集成到芯片或微型設備中。
• 多功能性：材料可以是矽、二氧化矽或聚合物，具體取決于應用需求。

4.補充說明

若用戶需要更具體的應用案例或技術參數（如制造工藝、實驗數據），建議進一步提供上下文或查詢相關學術文獻（例如《Nature Photonics》或《Applied Physics Letters》中的研究）。對于未搜索到相關網頁的情況，可能需要依賴跨學科知識進行推斷。

别人正在浏覽的英文單詞...

foundingat the end ofhead-onsuffer fromdeal incounselnewsagentmuggyarticlingcaimanelectsgooeymedicamentsparasmartishattached listblend withcontrol systemin a nutshelljaw bonemainframe computeron the canvassignature dishessmooth sailingtangent pointTuring testallergizationambitiousnessdirigiblehepatoptosia