ويرعى هذا البحث من قبل الوكالة الأميركية مشاريع البحوث المتقدمة الدفاعية تحت مراكز بحوث في الهندسة المتكاملة الضوئيات (الشفرات) برنامج مع الدكتور سكوت رودجرز J. كمدير للمشروع. المعلومات الواردة في هذا التقرير لا تعبر بالضرورة عن موقف أو ينبغي أن يستدل سياسة حكومة الولايات المتحدة وليس موافقة رسمية.

1. PDMS المكروية إعداد (المجال الأول) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم خلط Polydimethylsiloxane (PDMS) قاعدة وكيل علاج مع نسبة حجم 60:1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حبلا من الألياف البصرية السيليكا، حوالي 2 سم طويلة، وتجريد الأول من الكسوة وحدة اللدائن باستخدام متجرد البصرية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم تسخين واحدة من نهاية الألياف وامتدت لتوفير نهاية الجذعية التي هي ~ 25-50 ميكرومتر في القطر على الحافة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وغمرت نهاية امتدت من الألياف في خليط من PDMS بطول حوالي 2-4 ملم ومن ثم يتم سحب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التوتر السطحي والوزن من الخليط PDMS تسمح لتشكيل كرة في الطرف الجنوبي من الألياف السيليكا. يتم التحكم في حجم المجال من طول وسرعة استخراج غمس. من خلال تغيير هذه المعلمتين، بأقطار المجال في نطاق 100 ميكرون - ويمكن الحصول على 1000 ميكرومتر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ثم يتم وضع الجمعية المكروية / الجذعية في فرن في ~ 90 درجة مئوية لمدة 4 ساعات للسماح للعلاج السليم للبوليمير المواد (لتشكيل عبر ربط السلاسل). الشكل 1A هو التخطيطي من I. المجال </li></ol> 2. PDMS المستندة إلى المجال طبقة الثلاثي إعداد (II المجال) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ويستخدم المكروية PDMS 60:1 باعتبارها جوهر الداخلية. ويتبع نفس الخطوات الموضحة في 1) أعلاه لهذه العملية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مزيج من تيتانات الباريوم (BaTiO 3) يتم استخدام جزيئات النانو وPDMS 60:1 والطبقة الوسطى. يتم خلط المزيج PDMS، الذي أعد بنفس الطريقة الموضحة في 1.1) أعلاه، مع تيتانات الباريوم جزيئات النانو. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وانخفضت بعد ذلك المكروية الأساسية الموضحة في PDMS 2.1) إلى الخليط تيتانات الباريوم-PDMS لمعطف عليه (مع سمك طبقة اسمية 10 ~ ميكرومتر). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المقبل، يتم وضع المجال طبقتين في فرن في ~ 90 درجة مئوية لمدة 4 ساعات للسماح للعلاج السليم للطبقة الثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة يتم الشفاء المجال الطبقة الثانية، ومرة ​​أخرى مغمورة في خليط من PDMS 60:1 لتوفير الطلاء الخارجي (الطبقة الثالثة). هذا الأبعدطبقة بمثابة دليل البصرية كروية (~ سمك ميكرومتر 10). 1B الشكل التخطيطي هو الثاني المجال. </li></ol> 3. السيليكا / PDMS إعداد المكروية (III المجال) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وجردت أولا أي قسم ~ 3 سم طويلة من وضع الألياف البصرية واحد من السيليكا المخزن المؤقت (البلاستيك) طلاء ثم ذاب طرفها باستخدام الشعلة الصغيرة (جنبا إلى جنب مع الكسوة والأساسية). التوتر السطحي وخطورة العمل معا لتشكيل غيض ذاب في المجال. ويمكن الحصول على مجالات مع بأقطار تتراوح ما 200 حتي 500 ميكرومتر في هذه العملية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ثم يتم وضعها في المكروية السيليكا في حمام من قاعدة PDMS (بدون علاج كيلا) لتغطية ذلك مع معطف من ميكرون 50 ~. هذه الطبقة الخارجي يبقى كسائل لزج عالية (العائد من التوتر) بينغهام. الشكل 1C هو التخطيطي الثالث المجال. </li></ol> 4. الألياف البصرية إعداد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وجردت مقطع من الألياف البصرية واحد وضع القانون المدني لها من البلاستيكdding باستخدام متجرد البصرية. باستخدام الصغيرة الشعلة قسم مخطط من الألياف يسخن حتى يتم المنصهر (كل من الكسوة والألياف الأساسية). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في حين أن الجزء الأوسط هو المنصهر، يتم سحبها واحدة من نهاية الألياف البصرية على طول محورها لتشكيل القسم مدبب من الألياف التي هي حوالي 1 سم طويلة. مدة التسخين، وسرعة سحب والمسافة تحديد القطر من قسم مدبب التي تتراوح بين 10 و 20 ميكرومتر. ويقترن ضوء من الليزر DFB في المجال من خلال قسم مدبب من الألياف. ويبين الشكل 2 توصيل الألياف المجال. </li></ol> 5. الكتروضوئي الإعداد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ويقترن الناتج من الليزر DFB الانضباطي في الألياف البصرية وضع واحد على نهاية واحدة وإنهاء سريع في الثنائي الضوئي على الطرف الآخر كما هو موضح في الشكل 3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ورقمية الإخراج الثنائي الضوئي باستخدام تحويل التناظرية إلى الرقمية (A / D) وتخزينها على جهاز كمبيوتر شخصي (PC). </li><li&gt; استخدام مرحلة الترجمة الدقيقة وأحضر المكروية (نوع I، II أو III) في اتصال مع قسم مدبب من الألياف البصرية (أرقام 2 و 3) لتوفير توصيل البصرية بين العنصرين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم ضبطها ليزر DFB بواسطة وحدة تحكم ليزر. والدافع وحدة تحكم ليزر، بدوره عن طريق مولد الدالة التي توفر المدخلات الجهد المنشار الأسنان. </li></ol> 6. الجيل الكهربائية الميدانية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وتستخدم لوحين من النحاس الأصفر مربع (2 × 2 سم) مع سمك 1 ملم لتوليد مجال كهربائي موحد. وترتبط لوحات لامدادات التيار الكهربائي ويتم وضع أجهزة استشعار المجال في الفجوة بين الصفيحتين (الشكل 4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> من أجل زيادة حساسية القياس، وpoled أولا المجالات في مجال كهربائي من 1 MV / م لمدة 2 ساعة. </li></ol>

<ol>
	<li>von Klitzing, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable+whispering+gallery+modes+for+spectroscopy+and+CQED+experiments.">Tunable whispering gallery modes for spectroscopy and CQED experiments.</a> New journal of physics. 3, 14.1-14.14 (2001).</li><li>Cai, M., Painter, O., Vahala, K. J., Sercel, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber-coupled+microsphere+laser.">Fiber-coupled microsphere laser.</a> Optics letters. 25 (19), 1430-1432 (2000).</li><li>Tapalian, H. C., Laine, J. P., Lane, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermooptical+switches+using+coated+microsphere+resonators.">Thermooptical switches using coated microsphere resonators.</a> IEEE photonics technology letters. 14 (8), 1118-1120 (2002).</li><li>Little, B. E., Chu, S. T., Haus, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microring+resonator+channel+dropping+filters.">Microring resonator channel dropping filters.</a> Journal of lightwave technology. 15, 998-1000 (1997).</li><li>Offrein, B. J., Germann, R., Horst, F., Salemink, H. W. M., Beyerl, R., Bona, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resonant+coupler-based+tunable+add-after-drop+filter+in+silicon-oxynitride+technology+for+WDM+networks.">Resonant coupler-based tunable add-after-drop filter in silicon-oxynitride technology for WDM networks.</a> IEEE journal of selected topics in quantum electronics. 5, 1400-1406 (1999).</li><li>Ilchenko, V. S., Volikov, P. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+tunable+high-Q+optical+microsphere+resonator.">Strain tunable high-Q optical microsphere resonator.</a> Optics communications. 145, 86-90 (1998).</li><li>Arnold, S., Khoshsima, M., Teraoka, I., Holler, S., Vollmer, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shift+of+whispering-gallery+modes+in+microspheres+by+protein+adsorption.">Shift of whispering-gallery modes in microspheres by protein adsorption.</a> Optics. 28 (4), 272-274 (2003).</li><li>Rosenberger, A. T., Rezac, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whispering-gallery+mode+evanescent-wave+microsensor+for+trace-gas+detection.">Whispering-gallery mode evanescent-wave microsensor for trace-gas detection.</a> Proceedings of SPIE. 4265, 102-112 (2001).</li><li>Ioppolo, T., Das, N., &#214;t&#252;gen, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whispering+gallery+modes+of+microspheres+in+the+presence+of+a+changing+surrounding+medium:+A+new+ray-tracing+analysis+and+sensor+experiment.">Whispering gallery modes of microspheres in the presence of a changing surrounding medium: A new ray-tracing analysis and sensor experiment.</a> Journal of applied physics. 107, 103105 (2010).</li><li>Ioppolo, T., Ayaz, U. K., &#214;t&#252;gen, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+force+sensor+based+on+morphology+dependent+optical+resonances+of+polymeric+spheres.">High-resolution force sensor based on morphology dependent optical resonances of polymeric spheres.</a> Journal of applied physics. 105 (1), 013535 (2009).</li><li>Ioppolo, T., Kozhevnikov, M., Stepaniuk, V., &#214;t&#252;gen, M. V., Sheverev, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-optical+force+sensor+concept+based+on+whispering+gallery+mode+resonances.">Micro-optical force sensor concept based on whispering gallery mode resonances.</a> Applied optics. 47 (16), 3009-3014 (2008).</li><li>Ioppolo, T., &#214;t&#252;gen, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pressure+tuning+of+whispering+gallery+mode+resonators.">Pressure tuning of whispering gallery mode resonators.</a> Journal of optical society of America B. 24 (10), 2721-2726 (2007).</li><li>Ioppolo, T., &#214;t&#252;gen, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+acceleration+on+the+morphology+dependent+optical+resonances+of+spherical+resonators.">Effect of acceleration on the morphology dependent optical resonances of spherical resonators.</a> Journal of optical society of America B. 28, 225-227 (2011).</li><li>Ayaz, U. K., Ioppolo, T., &#214;t&#252;gen, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wall+shear+stress+sensor+based+on+the+optical+resonances+of+dielectric+microspheres.">Wall shear stress sensor based on the optical resonances of dielectric microspheres.</a> Measurement science and technology. 22, 075203 (2011).</li><li>Ioppolo, T., Ayaz, U. K., &#214;t&#252;gen, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+of+whispering+gallery+modes+of+spherical+resonators+using+an+external+electric+field.">Tuning of whispering gallery modes of spherical resonators using an external electric field.</a> Optics express. 17 (19), 16465-16479 (2009).</li><li>Ioppolo, T., Stubblefield, J., &#214;t&#252;gen, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+field-induced+deformation+of+polydimethylsiloxane+polymers.">Electric field-induced deformation of polydimethylsiloxane polymers.</a> Journal of applied physics. 112, 044906 (2012).</li><li>Manzo, M., Ioppolo, T., Ayaz, U. K., LaPenna, V., &#214;t&#252;gen, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+photonic+wall+pressure+sensor+for+fluid+mechanics+applications.">A photonic wall pressure sensor for fluid mechanics applications.</a> Review of scientific instrumentation. 83, 105003 (2012).</li></ol>

ليس لدينا شيء في الكشف عنها.

وpoled في البداية المجالات من خلال ربط الأقطاب إلى الجهد DC العرض عالية. في نهاية مدة poling، يتم قطع يؤدي الكهربائي من امدادات التيار الكهربائي DC وتوصيلها إلى مولد وظيفة على النحو المبين في الشكل 4. النتائج المقدمة في أرقام 5 إلى 8 تبين أن الحقول الكهربائي?...

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td></td><td> شركة </td><td> كتالوج رقم </td><td> التعليقات (اختياري) </td></tr><tr><td> PDMS </td><td> داو كورنينج </td><td> Sylgard 184 </td><td></td></tr><tr><td> السيليكا الألياف </td><td> مبيعات الألياف الصك </td><td> E-FIS-37AP15 </td><td></td></tr><tr><td> تيتانات الباريوم (BaTiO 3) النانوية </td><td> سيغما الدريتش </td><td> 467634-100G </td><td></td></tr><tr><td> الليزر المراقب </td><td> ILX الخفيفه </td><td> LDC-3724B </td><td></td></tr><tr><td> DFB الليزر </td><td> AGERE </td><td> AGERE 2300 </td><td> 1،310 الطول الموجي المركزية ميكرومتر </td></tr><tr><td> الثنائي الضوئي </td><td> Thorlabs </td><td> PDA10CS </td><td></td></tr><tr><td> A بطاقة D / </td><td> الصكوك الوطنية </td><td> PXI 6115 </td><td></td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

development of whispering gallery mode polymeric micro-optical electric field sensors

وقد تلقى وسائط بصرية من تجاويف الصغيرة عازلة اهتماما كبيرا في السنوات الأخيرة لإمكاناتهم في مجموعة واسعة من التطبيقات. ويشار في كثير من الأحيان وسائط البصرية على أنها &quot;وسائط معرض يهمس&quot; (WGM) أو &quot;الأصداء مورفولوجيا المستقلة&quot; (MDR)، ويحمل عالية الجودة العوامل البصرية. بعض التطبيقات المقترحة من الدقيقة تجويف بصري مرنانات هي في التحليل الطيفي 1، الصغيرة تجويف تكنولوجيا الليزر 2، الاتصالات البصرية 3-6 وكذلك تكنولوجيا الاستشعار. تطبيقات الاستشعار WGM القائم تشمل تلك الأحياء في 7، تتبع الكشف عن الغاز 8، والكشف عن الشوائب في السوائل 9. أجهزة الاستشعار الميكانيكية بناء على مرنانات المكروية كما تم اقتراح، بما في ذلك تلك القوة ل10،11، ضغط 12، 13 و تسارع الجدار القص الإجهاد 14. في الوقت الحاضر، ونحن يبرهن على وجود WGM المستندة إلى الاستشعار الحقل الكهربائي، الذي يستند ستودي رسائلنا السابقةوفاق 15،16. تطبيق مرشح لهذا المستشعر هو في الكشف عن إمكانات العمل العصبية. ويستند جهاز استشعار المجال الكهربائي على البوليمرية المجهرية عازلة متعددة الطبقات. مجال كهربائي خارجي يدفع سطح الجسم والقوات على الأجواء (تأثير electrostriction) مما يؤدي إلى تشوه مرن. هذا التغيير في التشكل من المجالات، ويؤدي إلى تحولات في WGM. يتم استجواب الكهربائية التي يسببها مجال التحولات WGM بوسائط البصرية المثيرة للأجواء ضوء الليزر. الضوء من تغذية مرتدة توزيع (DFB) الليزر (الطول الموجي 1.3 ميكرومتر الاسمية لل~) هو جنبا إلى جانب المجهرية باستخدام القسم مدبب من الألياف البصرية واحد وضع. المادة الأساسية من المجالات هو polydimethylsiloxane (PDMS). وتستخدم هندستها المكروية ثلاثة: (1) PDMS المجال مع نسبة 60:1 من قاعدة الحجمي إلى علاج خليط الوكيل، (2) المجال طبقة متعددة مع 60:1 PDMS الأساسية، من أجل زيادة ثابت العزل الكهربائي من الالمجال الإلكتروني، وطبقة وسطى من PDMS 60:1 أن يتم خلط مع كميات متفاوتة (2٪ إلى 10٪ من حيث الحجم) من تيتانات الباريوم وطبقة خارجية من PDMS 60:1 و (3) السيليكا الصلبة المغلفة المجال بطبقة رقيقة من قاعدة PDMS غير مخمر. في كل نوع من أجهزة الاستشعار، ويقترن ضوء الليزر من الألياف مدبب في الطبقة الخارجية التي توفر عالية الجودة البصرية عامل WGM (Q ~ 10 6). وpoled والمجهرية لعدة ساعات في المجالات الكهربائية من MV 1 ~ / م لزيادة حساسيتها للمجال الكهربائي.

هو متحمس لوضع الضوئية (WGM) للكرة من قبل ضوء الليزر الضوئية عند طول مسار سافر على ضوء عدد صحيح متعددة من الطول الموجي ليزر. لترتيب هو موضح في الشكل 3، وطول مسار بصري 2πrn، حيث n و r هي معامل الانكسار ونصف قطر الكرة، على التوالي. باستخدام هندسية البصريات تق...

Watch this Scientific Journal Video about Development of Whispering Gallery Mode Polymeric Micro-optical Electric Field Sensors at JoVE.com

Development of Whispering Gallery Mode Polymeric Micro-optical Electric Field Sensors

وقد تم تطوير جهاز استشعار عالية الحساسية الضوئية الدقيقة للكشف عن المجال الكهربائي. أجهزة الاستشعار البصرية وسائط يستغل لكرة عازلة. التغيرات في المجال الكهربائي الخارجي التشويش على التشكل المجال مما يؤدي إلى تحولات في أوضاع لها البصرية. يتم قياس شدة المجال الكهربائي من خلال رصد هذه التحولات البصرية.

تطوير يهمس معرض البوليمرية وضع مايكرو البصرية مجسات المجال الكهربائي

Optical modes of dielectric micro-cavities have received significant attention in recent years for their potential in a broad range of applications. The ...

development-whispering-gallery-mode-polymeric-micro-optical-electric

Research

JoVE Journal

Engineering

13.0K Views.  Southern Methodist University. وقد تم تطوير جهاز استشعار عالية الحساسية الضوئية الدقيقة للكشف عن المجال الكهربائي. أجهزة الاستشعار البصرية وسائط يستغل لكرة عازلة. التغيرات في المجال الكهربائي الخارجي التشويش على التشكل المجال مما يؤدي إلى تحولات في أوضاع لها البصرية. يتم قياس شدة المجال الك...

Video: Development of Whispering Gallery Mode Polymeric Micro-optical Electric Field Sensors

Microwave Photonics Systems Based on Whispering-gallery-mode Resonators

Microwave photonics systems rely fundamentally on the interaction between microwave and optical signals. These systems are extremely promising for various areas of technology and applied science, such as aerospace and communication engineering, sensing, metrology, nonlinear photonics, and quantum optics. In this article, we present the principal techniques used in our lab to build microwave photonics systems based on ultra-high Q whispering gallery mode resonators. First detailed in this article is the protocol for resonator polishing, which is based on a grind-and-polish technique close to the ones used to polish optical components such as lenses or telescope mirrors. Then, a white light interferometric profilometer measures surface roughness, which is a key parameter to characterize the quality of the polishing. In order to launch light in the resonator, a tapered silica fiber with diameter in the micrometer range is used. To reach such small diameters, we adopt the "flame-brushing" technique, using simultaneously computer-controlled motors to pull the fiber apart, and a blowtorch to heat the fiber area to be tapered. The resonator and the tapered fiber are later approached to one another to visualize the resonance signal of the whispering gallery modes using a wavelength-scanning laser. By increasing the optical power in the resonator, nonlinear phenomena are triggered until the formation of a Kerr optical frequency comb is observed with a spectrum made of equidistant spectral lines. These Kerr comb spectra have exceptional characteristics that are suitable for several applications in science and technology. We consider the application related to ultra-stable microwave frequency synthesis and demonstrate the generation of a Kerr comb with GHz intermodal frequency.

The customized techniques developed in our lab to build microwave photonics systems based on ultra-high Q whispering gallery mode resonators are presented. The protocols to obtain and characterize these resonators are detailed, and an explanation of some of their applications in microwave photonics is given.

ميكروويف أنظمة الضوئيات بناء على الرنانون توشوش-معرض واسطة

Microwave photonics systems rely fundamentally on the interaction between microwave and optical signals. These systems are extremely promising for various ...

Real-Time DC-dynamic Biasing Method for Switching Time Improvement in Severely Underdamped Fringing-field Electrostatic MEMS Actuators

Mechanically underdamped electrostatic fringing-field MEMS actuators are well known for their fast switching operation in response to a unit step input bias voltage. However, the tradeoff for the improved switching performance is a relatively long settling time to reach each gap height in response to various applied voltages. Transient applied bias waveforms are employed to facilitate reduced switching times for electrostatic fringing-field MEMS actuators with high mechanical quality factors. Removing the underlying substrate of the fringing-field actuator creates the low mechanical damping environment necessary to effectively test the concept. The removal of the underlying substrate also a has substantial improvement on the reliability performance of the device in regards to failure due to stiction. Although DC-dynamic biasing is useful in improving settling time, the required slew rates for typical MEMS devices may place aggressive requirements on the charge pumps for fully-integrated on-chip designs. Additionally, there may be challenges integrating the substrate removal step into the back-end-of-line commercial CMOS processing steps. Experimental validation of fabricated actuators demonstrates an improvement of 50x in switching time when compared to conventional step biasing results. Compared to theoretical calculations, the experimental results are in good agreement.

The robust device design of fringing-field electrostatic MEMS actuators results in inherently low squeeze-film damping conditions and long settling times when performing switching operations using conventional step biasing. Real-time switching time improvement with DC-dynamic waveforms reduces the settling time of fringing-field MEMS actuators when transitioning between up-to-down and down-to-up states.

في الوقت الحقيقي DC-ديناميكية لتبديل طريقة يتحامل تحسين الوقت في Underdamped بشدة التهديب الميدان كهرباء MEMS المحركات

Mechanically underdamped electrostatic fringing-field MEMS actuators are well known for their fast switching operation in response to a unit step input ...

Characterization of Anisotropic Leaky Mode Modulators for Holovideo

Holovideo displays are based on light-bending spatial light modulators. One such spatial light modulator is the anisotropic leaky mode modulator. This modulator is particularly well suited for holographic video experimentation as it is relatively simple and inexpensive to fabricate1-3. Some additional advantages of leaky mode devices include: large aggregate bandwidth, polarization separation of signal light from noise, large angular deflection and frequency control of color1. In order to realize these advantages, it is necessary to be able to adequately characterize these devices as their operation is strongly dependent on waveguide and transducer parameters4. To characterize the modulators, the authors use a commercial prism coupler as well as a custom characterization apparatus to identify guided modes, calculate waveguide thickness and finally to map the device's frequency input and angular output of leaky mode modulators. This work gives a detailed description of the measurement and characterization of leaky mode modulators suitable for full-color holographic video.

This work describes fabrication and characterization of anisotropic leaky mode modulators for holographic video.

توصيف متباين الخواص راشح الوضع المغيرون في الموجة الكهرومغناطيسية للHolovideo

Holovideo displays are based on light-bending spatial light modulators.  One such spatial light modulator is the anisotropic leaky mode modulator.  This ...

Stimulated Stokes and Antistokes Raman Scattering in Microspherical Whispering Gallery Mode Resonators

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres can be thought as a store of energy with a huge variety of applications: compact laser sources, highly sensitive biochemical sensors and nonlinear phenomena. A protocol for the fabrication of both the microspheres and coupling system is given. The couplers described here are tapered fibers. Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS). A proof of the cavity-enhanced phenomenon is given by the lack of correlation among the pump, signal and idler: a resonant mode has to exist in order to obtain the pair of signal and idler. In the case of hyperparametric oscillations (four wave mixing and stimulated anti-stokes Raman scattering), the modes must fulfill the energy and momentum conservation and, last but not least, have a good spatial overlap.

Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS).

حفز ستوكس وAntistokes رامان التشتت في Microspherical يهمس معرض الوضع الرنين

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres ...

Fiber Optic Distributed Sensors for High-resolution Temperature Field Mapping

The reliability of computational fluid dynamics (CFD) codes is checked by comparing simulations with experimental data. A typical data set consists chiefly of velocity and temperature readings, both ideally having high spatial and temporal resolution to facilitate rigorous code validation. While high resolution velocity data is readily obtained through optical measurement techniques such as particle image velocimetry, it has proven difficult to obtain temperature data with similar resolution. Traditional sensors such as thermocouples cannot fill this role, but the recent development of distributed sensing based on Rayleigh scattering and swept-wave interferometry offers resolution suitable for CFD code validation work. Thousands of temperature measurements can be generated along a single thin optical fiber at hundreds of Hertz. Sensors function over large temperature ranges and within opaque fluids where optical techniques are unsuitable. But this type of sensor is sensitive to strain and humidity as well as temperature and so accuracy is affected by handling, vibration, and shifts in relative humidity. Such behavior is quite unlike traditional sensors and so unconventional installation and operating procedures are necessary to ensure accurate measurements. This paper demonstrates implementation of a Rayleigh scattering-type distributed temperature sensor in a thermal mixing experiment involving two air jets at 25 and 45 &#176;C. We present criteria to guide selection of optical fiber for the sensor and describe installation setup for a jet mixing experiment. We illustrate sensor baselining, which links readings to an absolute temperature standard, and discuss practical issues such as errors due to flow-induced vibration. This material can aid those interested in temperature measurements having high data density and bandwidth for fluid dynamics experiments and similar applications. We highlight pitfalls specific to these sensors for consideration in experiment design and operation.

We demonstrate use of a fiber optic distributed sensor for mapping the temperature field of mixing air jets. The Rayleigh scattering-based sensor generates thousands of data points along a single fiber to provide exceptional spatial resolution that is unattainable with traditional sensors such as thermocouples.

الألياف البصرية مجسات الموزعة لعالية الدقة لرسم الخرائط درجة الحرارة الميدان

The reliability of computational fluid dynamics (CFD) codes is checked by comparing simulations with experimental data. A typical data set consists ...

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high external quantum efficiencies (EQE) and spans the whole visible spectrum. It has been recently reported that the UV excited luminescence of partially Li-exchanged sodium Linde type A zeolites [LTA(Na)] containing luminescent silver clusters can be controlled by adjusting the water content of the zeolite. These samples showed a dynamic change in their emission color from blue to green and yellow upon an increase of the hydration level of the zeolite, showing the great potential that these materials can have as luminescence-based humidity sensors at the macro and micro scale. Here, we describe the detailed procedure to fabricate a humidity sensor prototype using silver-exchanged zeolite composites. The sensor is produced by suspending the luminescent Ag-zeolites in an aqueous solution of polyethylenimine (PEI) to subsequently deposit a film of the material onto a quartz plate. The coated plate is subjected to several hydration/dehydration cycles to show the functionality of the sensing film.

A protocol for the synthesis of moisture-responsive luminescent Ag-zeolite composites is described in this report.

المركبات ذات البنية النانومترية حج-الزيوليت كما مجسات الرطوبة أساس التلألؤ،

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape method or individual WS2 nanotubes by dispersing the suspension of WS2 nanotubes. The selected samples have been fabricated into devices by the use of the electron beam lithography and electrolyte is put on the devices. We have characterized the electronic properties of the devices under applying the gate voltage. In the small gate voltage region, ions in the electrolyte are accumulated on the surface of the samples which leads to the large electric potential drop and resultant electrostatic carrier doping at the interface. Ambipolar transfer curve has been observed in this electrostatic doping region. When the gate voltage is further increased, we met another drastic increase of source-drain current which implies that ions are intercalated into layers of WS2 and electrochemical carrier doping is realized. In such electrochemical doping region, superconductivity has been observed. The focused technique provides a powerful strategy for achieving the electric-filed-induced quantum phase transition.

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Here, we present a protocol to control the carrier number in solids by using the electrolyte.

المجال الكهربائي لسيطرة الدول الإلكترونية في نانوديفيسيس2 WS بالكهرباء النابضة

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape ...

Ultrasonic Fatigue Testing in the Tension-Compression Mode

Ultrasonic fatigue testing is one of a few methods which allow investigating fatigue properties in the ultra-high cycle region. The method is based on exposing the specimen to longitudinal vibrations on its resonance frequency close to 20 kHz. With use of this method, it is possible to significantly decrease the time required for the test, when compared to conventional testing devices usually working at frequencies under 200 Hz. It is also used to simulate loading of material during operation in high speed conditions, such as those experienced by components of jet engines or car turbo pumps. It is necessary to operate only in the high and ultra-high cycle region, due to the possibility of extremely high deformation rates, which can have a significant influence on the test results. Specimen shape and dimensions have to be carefully selected and calculated to fulfill the resonance condition of the ultrasonic system; thus, it is not possible to test the full components or specimens of arbitrary shape. Before each test, it is necessary to harmonize the specimen with the frequency of the ultrasonic system to compensate for deviations of the real shape from the ideal one. It is not possible to run a test until a total fracture of the specimen, since the test is automatically terminated after initiation and propagation of the crack to a certain length, when the stiffness of the system changes enough to shift the system out of the resonance frequency. This manuscript describes the process of evaluation of materials' fatigue properties at high-frequency ultrasonic fatigue loading with use of mechanical resonance at a frequency close to 20 kHz. The protocol includes a detailed description of all steps required for a correct test, including specimen design, stress calculation, harmonizing with the resonance frequency, performing the test, and final static fracture.

A protocol for ultrasonic fatigue testing in the high and ultra-high cycle region in axial tension-compression loading mode.

الموجات فوق الصوتية التعب الاختبار في وضع ضغط التوتر

Ultrasonic fatigue testing is one of a few methods which allow investigating fatigue properties in the ultra-high cycle region. The method is based on ...

Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7&#8722;&#948;/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 (STO) Single-crystal Substrates

Here, we demonstrate a method of coating ferromagnetic La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) nanoparticles on (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by radio frequency (RF) magnetron sputtering. LSMO nanoparticles were deposited with diameters from 10 to 20 nm and heights between 20 and 50 nm. At the same time, (Gd) Ba2Cu3O7&#8722;&#948; ((Gd) BCO) films were fabricated on both undecorated and LSMO nanoparticle decorated STO substrates using RF magnetron sputtering. This report also describes the properties of GdBa2Cu3O7&#8722;&#948;/ La0.67Sr0.33MnO3 quasi-bilayer films structures (e.g., crystalline phase, morphology, chemical composition); magnetization, magneto-transport, and superconducting transport properties were also evaluated.

Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7ÃƒÂ¢Ã‹â€ &#039;ÃƒÅ½ ´/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 STO Single-crystal Substrates

Here, we present a protocol to grow LSMO nanoparticles and (Gd) BCO films on (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by radio frequency (RF)-sputtering.

تردد الراديو ماغي اﻷخرق جدبا2Cu3س7−δ/La0.67ريال0.33منو3 بلير شبه أفلام على ركائز واحدة-كريستال3 (ستو) سرتيو

Here, we demonstrate a method of coating ferromagnetic La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) nanoparticles on (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by radio ...

Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, three substrates (acrylate, ceramics, and copper) are prepared. To determine the resulting material properties of these substrates, profilometer, contact angle, scanning electron microscope (SEM), and focused ion beam (FIB) measurements are done. The achievable printing resolution and suitable drop volume for each substrate are, then, found through the drop size tests. Then, layers of insulating and conductive ink are inkjet printed alternately to fabricate the target sensor structures. After each printing step, the respective layers are individually treated by photonic curing. The parameters used for the curing of each layer are adapted depending on the printed ink, as well as on the surface properties of the respective substrate. To confirm the resulting conductivity and to determine the quality of the printed surface, four-point probe and profilometer measurements are done. Finally, a measurement set-up and results achieved by such an all-printed sensor system are shown to demonstrate the achievable quality.

Here we present a protocol for the fabrication of inkjet-printed multilayer sensor structures on additively manufactured substrates and foil.

الهجين الطباعة لتصنيع أجهزة الاستشعار الذكية

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, ...