Esta investigación es apoyada por la subvención número 1029547 de la National Science Foundation. Los autores desean agradecer DJ Welker de Paradigm Optics Inc. para proporcionar los segmentos de fibra iniciales y el nuevo trazado de la fibra óptica final. Los autores también reconocen Steven Hardcastle y Heather A. Owen para SEM de imágenes.

1. Fabricación de una desordenada fibra óptica de polímero <ol><li> Esparza alrededor de 200 de los hilos de PMMA sobre una mesa y difundir el mismo número de hebras de PS en la parte superior de la PMMA. Mezclar y rehacer los hilos. Repita este procedimiento hasta 40.000 líneas de PMMA se mezclan al azar, con 40.000 líneas de PS. </li><li> Montar los hilos mezclados al azar en una preforma cuadrada con un ancho de banda de alrededor de 2,5 pulgadas. </li><li> Dibujar la preforma en una fibra óptica con un diámetro de 250 micras. La preforma se dibuja en la óptica del paradigma Incorporated utilizando su procedimiento estándar 16. </li></ol> 2. Imágenes del Índice de Perfil de refracción de la fibra desordenado <ol><li> Utilice un SEM Topcon tales como ABT a la imagen del perfil de índice de refracción de la fibra óptica resultante. </li><li> Sumergir las muestras de polímero de fibra óptica en nitrógeno líquido durante 10 min y luego romper por la mitad. </li><li> Sumerja las puntas rotas de las muestras en alcohol etílico. Keep la temperatura de la solución a aproximadamente 65 ° C. Dejar las muestras en la solución durante aproximadamente 3 minutos, hasta que el alcohol etílico disuelve los sitios de PMMA en la fibra. </li><li> Cubra cada muestra con una capa de 10 nm de espesor de Au / Pd y colocar la muestra en la cámara del SEM. </li></ol> 3. Preparación de las muestras para la caracterización de la fibra óptica <ol><li> Preparar muestras de 5 cm de longitud de fibra. </li><li> Calentar una hoja curva a 65 ° C, y la fibra a 37 ° C. Uso de las temperaturas adecuadas impide la deformación de la punta de la fibra que puede ocurrir en el proceso de escisión. </li><li> Alinear la punta de la fibra en una superficie de corte, de modo que un lugar limpio, cortada perpendicular se puede hacer. Coloque la hoja en el lado de la fibra, y luego rodar rápidamente a través. </li><li> Inspeccione la punta de la fibra usando un microscopio óptico para asegurarse de que la punta de la fibra se corta perpendicularmente a los lados de la fibra. Mantenga la cuchilla de afeitar a un ángulo recto en el proceso de escisión para evitar la inclinación de thpunta e. </li><li> Utilice papel de limpieza tales como Thorlabs LFG03P Aluminio Papel óxido de pulido (0,3 m) para pulir las muestras de fibras. Para pulir el extremo de la fibra, mantenerlo en un par de pinzas, con las pinzas agarre de la fibra de aproximadamente 1,5 mm de distancia de la cara que se está puliendo. Dibuje la fibra sobre el papel de una pulgada de largo en forma de 8 en forma de caminos, aproximadamente ocho veces. Caminos Figure-8 con forma de asegurarse de que todo el consejo es pulido. </li></ol> 4. La medición del perfil de la viga de la viga propaga en las muestras de fibra <ol><li> Pareja el láser de He-Ne en una fibra SMF630hp utilizando un objetivo de 20X y dos espejos planos. Colocar los espejos planos en escenarios con dos grados de libertad. Coloque el objetivo en un escenario con tres grados de libertad. Inicialmente mantener la fibra SMF una distancia de 8 mm de la punta objetivo. Utilizando los mandos de los titulares de espejo y el soporte objetivo, ilumine la luz láser a la punta de la fibra. Conectar el otro lado de la SMF a un medidor de potencia. Pareja de energía en el SMF usando los mandos de los titulares de espejo, así como las perillas transversales en el soporte de objetivo. La eficiencia de acoplamiento se puede aumentar significativamente mediante el uso de la perilla de posicionamiento longitudinal en el soporte de objetivo. Una potencia acoplada de 1 mW es suficiente para las mediciones. </li><li> Pareja la fibra SMF630hp a la fibra óptica de polímero usando Thorlabs MAX343 etapa motorizada. La platina motorizada se puede mover en las tres direcciones cartesianas. Uso de los grados transversales de las libertades, par la fibra SMF para el centro de la punta de la fibra de polímero. Usando el desplazamiento longitudinal de la etapa, colocar la fibra SMF tan de cerca como sea posible a la fibra de polímero. Un pequeño espacio de aire entre el SMF y fibra de polímero reduce la expansión de la viga. Toda la configuración en una segunda etapa motorizado que se desplaza en la dirección longitudinal. La segunda etapa motorizada se utiliza para la formación de imágenes como se describe en 4.4. </li><li> El uso de un m ópticoicroscope y un espejo en ángulo recto, supervisar la posición de la SMF y fibra de polímero para asegurarse de que el equipo SMF está acoplado en el centro de la fibra de polímero, y que el espacio de aire entre las dos fibras es tan pequeña como sea posible. Una pequeña inclinación en la punta de la fibra de polímero o deformaciones en la punta de la fibra de polímero debido a la escisión o pulir procesos puede limitar el espacio de aire mínimo entre SMF y fibra de polímero. Un pequeño espacio entre las fibras es necesario porque la fibra SMF debe ser capaz de moverse en la punta de la fibra de polímero. Coloque el SMF en el centro de la fibra de polímero únicamente para hacer más fácil el proceso de acoplamiento. Durante el experimento, transversalmente barrer el haz incidente que sale de la SMF a través de la punta de la fibra de polímero para observar la localización en diferentes regiones de la fibra de polímero. </li><li> Utilice una cámara CCD haz de perfiles para medir la salida de la fibra utilizando un objetivo de 40X. En primer lugar, saturar la cámara CCD para monitorizar los límites de la fibra de polímero.Utilizando los botones en el soporte objetivo, asegúrese de que los límites de fibra de polímero se pueden observar en el CCD. </li><li> Usa una etapa motorizada que se mueve toda la configuración (descrito en 4.2) longitudinalmente, asegurarse de que la imagen en el CCD se centra moviendo la configuración de distancia o hacia el objetivo de 40X, mientras que el CCD y objetivo son fijos. Como una métrica para enfocar, un perfil de captación de imagen sobre el CCD debe tener el tamaño mínimo en el foco. Una imagen enfocada del haz no debe ser bobinado visualmente. </li><li> Mueva el haz incidente en la punta de entrada y medir la intensidad del haz de salida para diferentes posiciones del haz incidente. Recabar datos con 5 posiciones diferentes del haz incidente. Llevar a cabo las mediciones de 20 muestras de fibra y recoger un total de 100 mediciones diferentes. </li></ol>

<ol>
	<li>Anderson, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Absence+of+diffusion+in+certain+random+lattices.">Absence of diffusion in certain random lattices.</a> Phys. Rev. 109, 1492-1505 (1958).</li><li>John, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strong+localization+of+photons+in+certain+disordered+dielectric+super+lattices.">Strong localization of photons in certain disordered dielectric super lattices.</a> Phys. Rev. Lett. 58, 2486-2489 (1987).</li><li>Anderson, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+question+of+classical+localization:+a+theory+of+white+paint?.">The question of classical localization: a theory of white paint?.</a> Phil. Mag. B. 52, 505-509 (1985).</li><li>Wiersma, D. S., Bartolini, P., Lagendijk, A., Righini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localization+of+light+in+a+disordered+medium.">Localization of light in a disordered medium.</a> Nature. 390, 671-673 (1997).</li><li>Dalichaouch, R., Armstrong, J. P., Schultz, S., Platzman, P. M., McCall, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+localization+by+two-dimensional+random+scattering.">Microwave localization by two-dimensional random scattering.</a> Nature. 354, 53-55 (1991).</li><li>Lagendijk, A. D., de Vries, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transverse+localization+of+light.">Transverse localization of light.</a> Phys. Rev. Lett. 62, 47 (1989).</li><li>Schwartz, T., Bartal, G., Fishman, S., Segev, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transport+and+Anderson+localization+in+disordered+two+dimensional+photonic+lattices.">Transport and Anderson localization in disordered two dimensional photonic lattices.</a> Nature. 446, 52-55 (2007).</li><li>Szameit, A., Kartashov, Y. V., Zeil, P., Dreisow, F., Heinrich, M., Keil, R., Nolte, S., Tunnermann, A., Vysloukh, V. A., Torner, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wave+localization+at+the+boundary+of+disordered+photonic+lattices.">Wave localization at the boundary of disordered photonic lattices.</a> Opt. Lett. 35, 1172-1174 (2010).</li><li>Martin, L., Giuseppe, G. D., Perez-Leij, A. a., Keil, R., Dreisow, F., Heinrich, M., Nolte, S., Szameit, A., Abouraddy, A. F., Christodoulides, D. N., Saleh, B. E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anderson+localization+in+optical+waveguide+arrays+with+off-diagonal+coupling+disorder.">Anderson localization in optical waveguide arrays with off-diagonal coupling disorder.</a> Opt. Express. 19, 13636-13646 (2011).</li><li>Lahini, Y., Avidan, A., Pozzi, F., Sorel, M., Morandotti, R., Christodoulides, D. N., Silberberg, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anderson+localization+and+nonlinearity+in+one-dimensional+disordered+photonic+lattices.">Anderson localization and nonlinearity in one-dimensional disordered photonic lattices.</a> Phys. Rev. Lett. 100, 013906 (2008).</li><li>Karbasi, S., Mirr, C. R., Yarandi, P. G., Frazier, R. J., Koch, K. W., Mafi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+transverse+Anderson+localization+in+an+optical+fiber.">Observation of transverse Anderson localization in an optical fiber.</a> Opt. Lett. 37, 2304-2306 (2012).</li><li>Karbasi, S., Mirr, C. R., Frazier, R. J., Yarandi, P. G., Koch, K. W., Mafi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detailed+investigation+of+the+impact+of+the+fiber+design+parameters+on+the+transverse+Anderson+localization+of+light+in+disordered+optical+fibers.">Detailed investigation of the impact of the fiber design parameters on the transverse Anderson localization of light in disordered optical fibers.</a> Opt. Express. 20, 18692-18706 (2012).</li><li>Karbasi, S., Koch, K. W., Mafi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple-beam+propagation+in+an+Anderson+localized+optical+fiber.">Multiple-beam propagation in an Anderson localized optical fiber.</a> Opt. Express. 21, (2013).</li><li>Abdi, O., Wong, K. C., Hassan, T., Peters, K. J., Kowalsky, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cleaving+of+solid+single+mode+polymer+optical+fiber+for+strain+sensor+applications.">Cleaving of solid single mode polymer optical fiber for strain sensor applications.</a> Opt. Commun. 282, 856-861 (2009).</li><li>Karbasi, S., Koch, K. W., Mafi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+modal+perspective+on+the+transverse+Anderson+localization+of+light+in+disordered+optical+lattices.">A modal perspective on the transverse Anderson localization of light in disordered optical lattices.</a> arXiv. 1301.2385v1, (2013).</li><li>Karbasi, S., Hawkins, T., Ballato, J., Koch, K. W., Mafi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transverse+Anderson+localization+in+a+disordered+glass+optical+fiber.">Transverse Anderson localization in a disordered glass optical fiber.</a> Opt. Mater. Express. 2, 1496-1503 (2012).</li></ol>

Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.

En el proceso de estiramiento de fibras, el perfil de índice de refracción no se mantiene constante durante más de un metro, tanto a causa de los cruzamientos de las hebras de fibra de originales y también debido a las variaciones del diámetro de la fibra en el proceso de sorteo. Esperamos que un proceso de sorteo más estable contribuirá a fabricar una fibra óptica que es invariable en longitudes de fibras más largas en comparación con los reportados aquí. En la preparación de un...

En un trabajo teórico de PW Anderson 1, se demostró que en la presencia de un trastorno en el sistema electrónico cuántica, se detiene el proceso de difusión y los estados electrónicos localizada desarrollan. Localización de Anderson es un fenómeno ondulatorio que también puede producirse por ondas clásicas, como la luz. Dado que la predicción teórica de la localización de Anderson en la óptica 2,3, ha habido muchos esfuerzos para realizar este fenómeno experimentalmente con ondas electromagnéticas 4,5. Sin embargo, ha sido muy difícil de lograr fuerte localización debido a que las secciones transversales de dispersión ópticos son a menudo demasiado pequeña debido a la baja diferencia de índice de refracción de la mayoría de los materiales ópticos. En 1989, De Raedt et al. 6 demostró que es posible observar la localización Anderson en un sistema óptico desordenada cuasi-bidimensional con contrastes de bajo índice de refracción. Ellos mostraron que si el trastorno se limita al plano transversal de un puntalagating de onda en un medio longitudinalmente invariante, el haz puede permanecer confinada a una pequeña región en la dirección transversal debido a la fuerte dispersión transversal. Transversal localización de Anderson se observó por primera vez en guías de onda en dos dimensiones que se crearon utilizando patrones de interferencia en un cristal foto-refractiva 7. La sílice fundida es el otro medio que se ha utilizado para la observación transversal de la localización de Anderson 8,9, donde guías de ondas desordenadas se escriben utilizando pulsos de femtosegundos a lo largo de la muestra. La diferencia de índice de refracción de sitios desordenados en los sistemas mencionados anteriormente son del orden de 10 -4, por lo que el radio de la localización es bastante grande. Además, las guías de onda típicas no son por lo general más de varios centímetros, por lo tanto, pueden no ser práctico para aplicaciones de onda guiada. Se señala que la observación transversal de localización de Anderson en una guía de onda desordenado unidimensional se informó anteriormente en Ref 10. La fibra óptica desarrollado aquí tiene varias ventajas sobre las realizaciones anteriores de Anderson transversal localización para aplicaciones de onda guiada 11,12. En primer lugar, la gran diferencia de refracción de 0,1 entre los sitios de trastorno de los resultados de fibra en un pequeño haz localizada comparable con el radio del haz de fibras ópticas regulares. En segundo lugar, el polímero desordenado de fibra óptica puede ser mucho más largo que las guías de ondas desordenadas escritas externamente en cristales fotorrefractivas o sílice fundida. Pudimos observar transversal localización de Anderson en un 60 cm de longitud de fibra 11. En tercer lugar, el polímero desordenado de fibra óptica es flexible, por lo que es práctica para las aplicaciones a nivel de dispositivos del mundo real que se basan en el transporte de las ondas de luz en fibras 13. Con el fin de fabricar la fibra óptica desordenada, 40000 hebras de PMMA y 40.000 filamentos de PS fueron mezclados al azar, donde cada stry fue de 8 pulgadas de largo y 250 m de diámetro. Los hilos mezclados al azar se ensamblan en una sección transversal preforma cuadrado con un lado-anchura de aproximadamente 2,5 pulgadas. A continuación, la preforma se extrae a una fibra óptica cuadrada con un ancho de banda de alrededor de 250 micras (Figura 1). Para mezclar aleatoriamente las hebras de fibra originales, extendemos una capa de hilos de fibra de PMMA en una mesa grande, agregamos una capa de hilos de fibra de PS, y luego las mezclamos aleatoriamente juntos. El procedimiento se repitió varias veces hasta que se obtuvo una buena mezcla aleatoria. Se utilizó un microscopio electrónico de barrido (SEM) para la imagen del perfil del índice de refracción del polímero desordenado de fibra óptica. Técnicas de escisión regular, tales como el uso de una cuchilla calentada agudo no se pueden utilizar para preparar las muestras de fibra para la formación de imágenes SEM de la extremo de la fibra para mapear su perfil de índice de refracción, debido a daños de la hoja de la morfología del extremo de la fibra. Pulido de la fibra tiene un efecto perjudicial similar sobre thcalidad e del extremo de la fibra. Para preparar muestras de alta calidad para la formación de imágenes SEM, nos sumergimos cada fibra en nitrógeno líquido durante varios minutos y luego se rompió la fibra, si se hace sobre muestras suficientes de fibra, este método da como resultado unas piezas de fibra de buenas (alrededor éxito 15% rate) con superficies de gama muy alta calidad y sin problemas para la formación de imágenes SEM. A continuación, utiliza un 70% de acetato de solución de alcohol a 60 ° C durante aproximadamente 3 minutos para disolver los sitios de PMMA en el extremo de la fibra; exposición más larga puede desintegrar todo el extremo de la fibra. A continuación, las muestras recubiertos con Au / Pd y los colocó en la cámara de SEM. El zoom en la imagen SEM de la desordenada polímero de fibra óptica se muestra en la Figura 2. Los sitios son de color gris claro PS y los sitios oscuros son PMMA. La anchura total de la imagen es de 24 micras, donde las características de tamaño mínimo en esta imagen son ~ 0,9 micras, que corresponden a los tamaños de sitios individuales de las hebras de fibra, después del proceso de sorteo. Con el fin de caracRize las propiedades de guía de onda de la fibra óptica desordenada, se utilizó un láser de He-Ne a 633 nm de longitud de onda. El láser de He-Ne está acoplado a un único modo de SMF630hp de fibra óptica con un diámetro del campo modal de alrededor de 4 micras, que luego se acoplan a tope-el polímero desordenado de fibra óptica utilizando una etapa de alta precisión motorizado. La salida se forma la imagen a continuación en una cámara CCD de perfiles de haz utilizando un objetivo de 40X. En la primera serie de experimentos, se optó por 20 muestras de fibras desordenadas diferentes, cada largos de 5 cm, la longitud de 5 cm fue elegido para que coincida con la longitud de propagación en nuestras simulaciones numéricas. Las simulaciones numéricas de la fibra trastornos son generalmente consume mucho tiempo, incluso en un clúster de computación de alto rendimiento con 1100 elementos. La localización de Anderson transversal completa de la longitud de onda de 633 nm ocurre sólo después de unos 2,5 cm de la propagación de 11,12, por lo tanto, se decidió que la longitud de 5 cm es suficiente para nuestros propósitos. Debido a la stochastic la naturaleza de la localización Anderson, que necesita para repetir tanto los experimentos y las simulaciones de 100 realizaciones, con el fin de recopilar estadísticas suficientes para comparar los valores experimentales y numéricos del diámetro medio del haz. En la práctica, 100 mediciones diferentes se obtienen tomando cinco mediciones espacialmente separados en cada una de las 20 muestras de fibras desordenadas diferentes. Es bastante difícil de preparar las fibras ópticas de polímero desordenado de mediciones, en comparación con fibras ópticas de vidrio. Por ejemplo, no se puede utilizar la escisión avanzada y herramientas de pulido y técnicas que están bien desarrollados para la fibra a base de sílice estándar. Un procedimiento de refinado para la escisión y pulido de fibras ópticas de polímero ha sido informado por el Abdi et al 14;. Usamos sus métodos con algunas modificaciones menores para preparar nuestras muestras de fibra. Con el fin de escindir un polímero desordenado de fibra óptica, una hoja curvada de X-Acto se calienta a 65 °; C, y la fibra a 37 ° C. La punta de la fibra se alinea en una superficie de corte de manera que un corte perpendicular limpio se puede hacer. La hoja se coloca en el lado de la fibra, y rápidamente se puso a través. El proceso de escisión todo debe hacerse tan rápido como sea posible para asegurar que las temperaturas de la hoja y la fibra no cambian considerablemente. Después de escisión de la fibra y la inspección bajo un microscopio óptico, el extremo de la fibra se pule utilizando hojas de lapeado de fibra estándar (0,3 m Thorlabs LFG03P papel de aluminio óxido de pulido) para asegurar que las imperfecciones menores se eliminan. Para pulir el extremo de la fibra, se llevó a cabo en un par de pinzas con las pinzas que sujetan la fibra de aproximadamente 1,5 mm de la superficie frontal es pulida. La fibra se dibuja sobre el papel de una pulgada de largo en forma de 8 en forma de caminos, aproximadamente ocho veces. Pulir los resultados de fibra en los bordes más suaves como a una inspección al microscopio óptico. Por otra parte, facilita la limpieza de acoplamiento adecuado a una ubicaciónpunto lizado en la fibra, que a su vez reduce la atenuación tanto en el acoplamiento y también en la distancia inicial de propagación antes de que se formó el punto localizado. Se utilizó una cámara de perfiles haz CCD de imagen de la intensidad del haz de salida. El perfil de intensidad de campo cercano fue capturado utilizando un objetivo de 40X. Con el fin de encontrar los límites de la fibra, que saturó el CCD mediante el aumento de la potencia de la luz entrante de la fibra SMF630hp. Después de detectar el perfil de intensidad del haz localizado con respecto a los límites, se establece el haz de perfilador CCD para la opción de auto-exposición. Se utilizó la imagen del perfil de intensidad con el fin de calcular el radio del haz efectivo. Con el fin de eliminar el efecto del ruido ambiental, que calibrado nuestro procedimiento de procesamiento de imágenes para garantizar que se obtiene el diámetro del haz esperado de la fibra SMF630hp. El valor promedio medido de la radio del haz y sus variaciones en torno al valor promedio de acuerdo bien con el numesimulaciones tricos, como se muestra en la Ref.. 11. El perfil de haz de salida en la fibra de polímero se deduce claramente un cambio en la posición del haz incidente, como se muestra en las Refs. 11,12,13. Un estudio exhaustivo del impacto de los parámetros de diseño tales como el sitio tamaños desorden y la longitud de onda incidente en el radio del haz del rayo localizada se presentó en las referencias. 12,15.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>poly (methyl methacrylate) (PMMA)</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>polystyrene (PS)</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70% ethyl alcohol solution at 65 &deg;C</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication and characterization of disordered polymer optical fibers for transverse anderson localization of light

Desarrollamos y caracterizar un trastorno de polímero de fibra óptica que utiliza transversal localización de Anderson como un mecanismo de guía de ondas novela. El polímero de fibra óptica desarrollado se compone de 80.000 filamentos de poli (metacrilato de metilo) (PMMA) y poliestireno (PS) que se mezclan y arrastrados a una sección transversal de la fibra óptica cuadrado con una anchura lateral de 250 micras al azar. Inicialmente, cada filamento es de 200 m de diámetro y 8 pulgadas de largo. Durante el proceso de mezcla de los cordones de fibras originales, las fibras se cruzan entre sí, sin embargo, una gran proporción de estirado garantiza que el perfil de índice de refracción es invariante a lo largo de la longitud de la fibra durante varias decenas de centímetros. La gran diferencia de índice de refracción de 0,1 entre los sitios desordenados resultados en un pequeño radio del haz localizado que es comparable con el radio del haz de fibras ópticas convencionales. La luz de entrada se pone en marcha a partir de una fibra óptica de modo único estándar por el método de acoplamiento a tope y el neahaz de salida r-campo de la fibra desordenada se forma la imagen utilizando un objetivo de 40x y una cámara CCD. El diámetro del haz de salida está de acuerdo con los resultados esperados de las simulaciones numéricas. La fibra óptica trastornos se presentan en este trabajo es la primera implementación a nivel de dispositivo de 2D localización de Anderson, y potencialmente se puede utilizar para los sistemas de comunicación óptica de corta distancia de transporte y la imagen.

La imagen SEM de la fibra de pulido se muestra en la Figura 1. La imagen de SEM en la Figura 1 muestra que, para la mayoría de las regiones de la punta de la fibra, la calidad de uñas es buena. La imagen SEM de las muestras de fibras con sus extremos disueltos en solución de alcohol etílico, la figura 2, muestra los sitios de PMMA en sitios oscuros y PS en colores grises. La imagen de SEM en la Figura 2 está ampliada en un ancho de 24 micras de la ...

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Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

Desarrollamos y caracterizar un trastorno de polímero de fibra óptica que utiliza transversal localización de Anderson como un mecanismo de guía de ondas novela. Esta fibra microestructurada puede transportar un pequeño haz localizado con un radio que es comparable con el radio del haz de fibras ópticas convencionales.

Fabricación y Caracterización de Polímeros desordenados Fibras ópticas para Transversal Anderson Localización de Luz

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

fabrication-characterization-disordered-polymer-optical-fibers-for

Research

JoVE Journal

Engineering

11.3K vistas.  University of Wisconsin-Milwaukee. Desarrollamos y caracterizar un trastorno de polímero de fibra óptica que utiliza transversal localización de Anderson como un mecanismo de guía de ondas novela. Esta fibra microestructurada puede transportar un pequeño haz localizado con un radio que es comparable con el radio del haz de fibras ópticas convencionales.

Video: Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view and for its considerable potential for practical applications. Slow light photonic crystal waveguides, in particular, have played a major part and have been successfully employed for delaying optical signals1-4 and the enhancement of both linear5-7 and nonlinear devices.8-11
Photonic crystal cavities achieve similar effects to that of slow light waveguides, but over a reduced band-width. These cavities offer high Q-factor/volume ratio, for the realization of optically12 and electrically13 pumped ultra-low threshold lasers and the enhancement of nonlinear effects.14-16 Furthermore, passive filters17 and modulators18-19 have been demonstrated, exhibiting ultra-narrow line-width, high free-spectral range and record values of low energy consumption.
To attain these exciting results, a robust repeatable fabrication protocol must be developed. In this paper we take an in-depth look at our fabrication protocol which employs electron-beam lithography for the definition of photonic crystal patterns and uses wet and dry etching techniques. Our optimised fabrication recipe results in photonic crystals that do not suffer from vertical asymmetry and exhibit very good edge-wall roughness. We discuss the results of varying the etching parameters and the detrimental effects that they can have on a device, leading to a diagnostic route that can be taken to identify and eliminate similar issues.
The key to evaluating slow light waveguides is the passive characterization of transmission and group index spectra. Various methods have been reported, most notably resolving the Fabry-Perot fringes of the transmission spectrum20-21 and interferometric techniques.22-25 Here, we describe a direct, broadband measurement technique combining spectral interferometry with Fourier transform analysis.26 Our method stands out for its simplicity and power, as we can characterise a bare photonic crystal with access waveguides, without need for on-chip interference components, and the setup only consists of a Mach-Zehnder interferometer, with no need for moving parts and delay scans.
When characterising photonic crystal cavities, techniques involving internal sources21 or external waveguides directly coupled to the cavity27 impact on the performance of the cavity itself, thereby distorting the measurement. Here, we describe a novel and non-intrusive technique that makes use of a cross-polarised probe beam and is known as resonant scattering (RS), where the probe is coupled out-of plane into the cavity through an objective. The technique was first demonstrated by McCutcheon et al.28 and further developed by Galli et al.29

Use of photonic crystal slow light waveguides and cavities has been widely adopted by the photonics community in many differing applications. Therefore fabrication and characterization of these devices are of great interest. This paper outlines our fabrication technique and two optical characterization methods, namely: interferometric (waveguides) and resonant scattering (cavities).

Fabricación y caracterización de guías de onda de cristal fotónico luz lenta y cavidades

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

Investigación

Ingeniería

Quasi-light Storage for Optical Data Packets

Today's telecommunication is based on optical packets which transmit the information in optical fiber networks around the world. Currently, the processing of the signals is done in the electrical domain. Direct storage in the optical domain would avoid the transfer of the packets to the electrical and back to the optical domain in every network node and, therefore, increase the speed and possibly reduce the energy consumption of telecommunications. However, light consists of photons which propagate with the speed of light in vacuum. Thus, the storage of light is a big challenge. There exist some methods to slow down the speed of the light, or to store it in excitations of a medium. However, these methods cannot be used for the storage of optical data packets used in telecommunications networks. Here we show how the time-frequency-coherence, which holds for every signal and therefore for optical packets as well, can be exploited to build an optical memory. We will review the background and show in detail and through examples, how a frequency comb can be used for the copying of an optical packet which enters the memory. One of these time domain copies is then extracted from the memory by a time domain switch. We will show this method for intensity as well as for phase modulated signals.

The article describes a procedure to store optical data packets with an arbitrary modulation, wavelength, and data rate. These packets are the basis of modern telecommunications.

Almacenamiento cuasi-luz de los datos ópticos de paquetes

Today's telecommunication is based on optical packets which transmit the information in optical fiber networks around the world. Currently, the processing ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical Saturable Transitions (POST). In this technique the chemical properties of organic photochromic molecules that undergo single-photon reactions are exploited, enabling rapid top-down nanopatterning over large areas at low light intensities, thereby, allowing for the circumvention of the far-field diffraction barrier.4 Simple, cost-effective, high throughput and resolution alternatives to nanopatterning are being explored, such as, two-photon polymerization5,6, beam pen lithography (BPL)7, scanning electron beam lithography (SEBL), and focused ion beam (FIB) patterning. However, multi-photon approaches require high light intensities, which limit their potential for high throughput and offer low image contrast. Although, electron and ion beam lithographic processes offer increased resolution, the serial nature of the process is limited to slow writing speeds, which also prevents patterning of features over large areas. Beam-pen lithography is an approach towards parallel near-field optical lithography. However, the gap between the source of the beam and the surface of the photoresist needs to be controlled extremely precisely for good pattern uniformity and this is very challenging to accomplish for large arrays of beams. Patterning via Optical Saturable Transitions (POST) is an alternative optical nanopatterning technique for patterning sub-wavelength features1-3. Since this technique uses single photons instead of electrons, it is extremely fast and does not require high light intensities1-3, opening the door to massive parallelization.

We report that the diffraction limit of conventional optical lithography can be overcome by exploiting the transitions of organic photochromic derivatives induced by their photoisomerization at low light intensities.1-3 This paper outlines our fabrication technique and two locking mechanisms, namely: dissolution of one photoisomer and electrochemical oxidation.

Patrones través ópticos saturable Transiciones - Fabricación y Caracterización

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Fabrication and Operation of a Nano-Optical Conveyor Belt

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological and physical sciences over the past few decades. The progress made in this field invites further study of even smaller systems and at a larger scale, with tools that could be distributed more easily and made more widely available. Unfortunately, the fundamental laws of diffraction limit the minimum size of the focal spot of a laser beam, which makes particles smaller than a half-wavelength in diameter hard to trap and generally prevents an operator from discriminating between particles which are closer together than one half-wavelength. This precludes the optical manipulation of many closely-spaced nanoparticles and&#160;limits the&#160;resolution of optical-mechanical systems. Furthermore, manipulation using focused beams requires beam-forming or steering optics, which can be very bulky and expensive. To address these limitations in the system scalability of conventional optical trapping our lab has devised an alternative technique which utilizes near-field optics to move particles across a chip. Instead of focusing laser beams in the far-field, the optical near field of plasmonic resonators produces the necessary local optical intensity enhancement to overcome the restrictions of diffraction and manipulate particles at higher resolution. Closely-spaced resonators produce strong optical traps which can be addressed to mediate the hand-off of particles from one to the next in a conveyor-belt-like fashion. Here, we describe how to design and produce a conveyor belt using a gold surface patterned with plasmonic C-shaped resonators and how to operate it with polarized laser light to achieve super-resolution nanoparticle manipulation and transport. The nano-optical conveyor belt chip can be produced using lithography techniques and easily packaged and distributed.

The scalability and resolution of conventional optical manipulation techniques are limited by diffraction. We circumvent the diffraction limit and describe a method of optically transporting nanoparticles across a chip using a gold surface patterned with a path of closely spaced C-shaped plasmonic resonators.

Fabricación y operación de una banda transportadora nano-óptica

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological ...

Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong suppression at a single wavelength requires that all cores have matching transmission profiles. These gratings cannot be inscribed using the same method as for single-core fibers because the curved surface of the cladding acts as a lens, focusing the incoming UV laser beam and causing variations in exposure between cores. Therefore we use an additional optical element to ensure that the beam shape does not change while passing through the cross-section of the multicore fiber. This consists of a glass capillary tube which has been polished flat on one side, which is then placed over the section of the fiber to be inscribed. The laser beam enters the fiber through the flat surface of the capillary tube and hence maintains its original dimensions. This paper demonstrates the improvements in core-to-core uniformity for a 7-core fiber using this method. The technique can be generalized to larger multicore fibers.

We describe a technique for inscribing identical fiber Bragg gratings into each core of a multicore fiber. This is achieved by introducing an additional surface into the optical path to mitigate lensing by the curved surface of the fiber cladding.

La escritura de Bragg en fibras Multicore

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong ...

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope for MEMS Inspection and Characterization

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and automotive. However, effective inspection and characterization metrology systems are needed to ensure the functional reliability of MEMS. This study presents a system based on digital holography as a tool for MEMS metrology. Digital holography has gained increasing attention in the past 20 years. With the fast development and decreasing cost of sensor arrays, resolution of such systems has increased broadening potential applications. Thus, it has attracted attention from both research and industry sides as a potential reliable tool for industrial metrology. Indeed, by recording the interference pattern between an object beam (which contains sample height information) and a reference beam on a CCD camera, one can retrieve the quantitative phase information of an object. However, most of digital holographic systems are bulky and thus not easy to implement on industry production lines. The novelty of the system presented is that it is lens-less and thus very compact. In this study, it is shown that the Compact Digital Holographic Microscope (CDHM) can be used to evaluate several characteristics typically consider as criteria in MEMS inspections. The surface profiles of MEMS in both static and dynamic conditions are presented. Comparison with AFM is investigated to validate the accuracy of the CDHM.

We present a compact reflection digital holographic system (CDHM) for inspection and characterization of MEMS devices. A lens-less design using a diverging input wave providing natural geometrical magnification is demonstrated. Both static and dynamic studies are presented.

Compacto holográfica microscopio digital Lente menos por MEMS Inspección y Caracterización

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

La fabricación de la impresión a granel heterounión células solares y<em&gt; In Situ</em&gt; Morfología Caracterización

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Free-form Light Actuators &#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted researchers&#39; attention in many fields. Most of the studies focused on macroscopic LCE structures (films, fibers) and their miniaturization is still in its infancy. Recently developed lithography techniques, e.g., mask exposure and replica molding, only allow for creating 2D structures on LCE thin films. Direct laser writing (DLW) opens access to truly 3D fabrication in the microscopic scale. However, controlling the actuation topology and dynamics at the same length scale remains a challenge.
In this paper we report on a method to control the liquid crystal (LC) molecular alignment in the LCE microstructures of arbitrary three-dimensional shape. This was made possible by a combination of direct laser writing for both the LCE structures as well as for micrograting patterns inducing local LC alignment. Several types of grating patterns were used to introduce different LC alignments, which can be subsequently patterned into the LCE structures. This protocol allows one to obtain LCE microstructures with engineered alignments able to perform multiple opto-mechanical actuation, thus being capable of multiple functionalities. Applications can be foreseen in the fields of tunable photonics, micro-robotics, lab-on-chip technology and others.

Free-form Light Actuators &amp;#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Here, we fabricate 3D polymeric micro/nano structures in which both the shape and the molecular alignment can be engineered with nanometer scale accuracy by the use of direct laser writing. Light induced deformation of several types of liquid crystalline elastomer microstructures can be controlled in the microscopic scale.

De forma libre actuadores de luz - Fabricación y Control de la Actuación en la escala microscópica

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors (MKIDs) for the detection of faint astrophysical signatures, as well as for quantum computing applications and materials characterization. In this paper, procedures are presented for the fabrication and characterization of thin-film superconducting microwave resonators. The fabrication methodology allows for the realization of superconducting transmission-line resonators with features on both sides of an atomically smooth single-crystal silicon dielectric. This work describes the procedure for the installation of resonator devices into a cryogenic microwave testbed and for cool-down below the superconducting transition temperature. The set-up of the cryogenic microwave testbed allows one to do careful measurements of the complex microwave transmission of these resonator devices, enabling the extraction of the properties of the superconducting lines and dielectric substrate (e.g., internal quality factors, loss and kinetic inductance fractions), which are important for device design and performance.

Superconducting microwave resonators are of interest for detection of light, quantum computing applications and materials characterization. This work presents a detailed procedure for fabrication and characterization of superconducting microwave resonator scattering parameters.

Fabricación y caracterización de resonadores superconductores

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light scattering from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles. This protocol describes the SLSP platform and how it employs a 360&#176; rotational photodetector sensor that is scanned around an IOL sample while recording the intensity and location of scattered light as it passes through the IOL medium. The SLSP platform can be used to predict, non-clinically, the propensity for current and novel IOL designs and materials to induce light scatter. Non-clinical evaluation of light scattering properties of IOLs can significantly reduce the number of patient complaints related to unwanted glare, glistening, optical defects, poor image quality, and other phenomena associated with the unintended light scattering. Future studies should be conducted to correlate SLSP data with clinical results to help identify which measured light scatter is most problematic for patients that have undergone cataract surgery subsequent to IOL implantation.

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

This protocol describes the scanning light scattering profiler (SLSP) that enables the full-angle quantitative evaluation of forward and backward scattering of light from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles.

Metodología basada en el perfilador de dispersión de luz de barrido (SLPS) para evaluar cuantitativamente la dispersión de luz hacia delante y hacia atrás desde lentes intraoculares

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...