This work was funded by Startup funding from the University of Illinois at Urbana-Champaign, DARPA ORCHID program through a grant from AFOSR, the National Science Foundation through grant CMMI-1265164, and the National Science Foundation Graduate Research Fellowship program. We acknowledge enlightening discussions with Prof. Jack Harris, Prof. Pierre Meystre, Dr. Matt Eichenfield, Prof. Taher Saif, and Prof. Rashid Bashir.

1. Fabricación de ultra-alta-Q microfluidos Resonadores <ol><li> Preparación de la instalación de fabricación capilar <ol><li> Fabrique el resonador óptico-mecánica de microfluidos de la siguiente manera -. Caliente una preforma capilar de vidrio con aproximadamente 10 W de CO 2 de radiación láser a 10,6 micras de longitud de onda, y ponen de relieve el capilar calentado linealmente usando etapas de traducción motorizados Figura 1 muestra la disposición de la traslación lineal etapas, los láseres, y la ubicación de la preforma capilar antes de la operación de extracción. </li><li> Programa de software de automatización adecuado para controlar simultáneamente los dos láseres de CO2 (para la calefacción) y las dos etapas lineales. Las dos etapas lineales realizan el proceso de dibujo para el capilar láser-calentado. </li><li> Una de las etapas lineales debe ser rápida (por ejemplo 5 mm / seg) para el proceso de dibujo lineal. Avance en más material a la zona de calentamiento con la segunda, etapa lineal más lenta(Por ejemplo, 0,5 mm / seg) desde el material de la preforma capilar se agota durante el proceso de tracción. </li><li> Alinee los soportes de muestra de las etapas lineales a lo largo de los dos ejes verticales y horizontales. </li><li> Alinee cuidadosamente ambos CO 2 haces láser de tal manera que se dirigen al mismo lugar en el espacio (entre los titulares de la muestra). Un trozo de papel de tarjetas o papel sensible al calor es útil para este proceso. No te olvides de usar protección para los ojos para la seguridad del láser. No baje los ojos a nivel de tabla. Use bloques adecuados viga, extracción de humos, y la protección contra incendios. </li><li> Seleccionar parámetros razonables para el proceso de dibujo. Por ejemplo, los siguientes parámetros producen de forma fiable un buen tamaño capilar - 10 mm / seg velocidad de tracción, 0,5 mm / s de alimentación-en velocidad, 3 seg de tiempo de precalentamiento, 4,5 W de precalentamiento poderes para ambos láseres, y 5 poderes W de calefacción para ambos láseres . </li><li> La modulación de la potencia del láser durante la tracción se puede utilizar para controlar el radio capilar longitudinal durante el Pro dibujoproceso para formar los resonadores &#39;botella&#39;. Un ejemplo se muestra en la Figura 2d. Seleccione los parámetros de modulación de frecuencia adecuadas: 3 Hz, 6 W y 3 W para potencias de láser, y el ciclo de trabajo del 50%. </li></ol></li><li> La fabricación de resonadores optomecánicos de microfluidos <ol><li> Cortar un segmento suficientemente largo (alrededor de 2-4 cm) del capilar de sílice fundida tal que puede llegar a los dos soportes unidos a las etapas de traslación lineal. </li><li> Montar la muestra capilar en los soportes de muestra de tal manera que la zona de objetivos por láser es más o menos en el medio del capilar. Vuelva a ajustar la alineación CO 2 láser si es necesario. </li><li> Tire del capilar mediante los parámetros como se indica en 1.1.6. Primero precalentar el capilar durante unos segundos (Figura 2a), y tire de ella con o sin modulación láser (parámetros en 1.1.7), según sea necesario. </li><li> Retire el capilar dibujado (Figura 2b) desde el soporte de la muestra. Maneje la muestra con los guantes a los dosde espesor termina sólo, con el fin de no contaminar la superficie del resonador limpia. </li><li> Variar los parámetros de tracción para fabricar tubos capilares de diferentes diámetros. Típicamente diámetro exterior varía desde 30 micras a 200 micras dependiendo de las condiciones de tracción. </li></ol></li><li> Montaje del dispositivo fabricado para las pruebas <ol><li> Prepare un soporte de vidrio forma E (Figura 2c). Corte tres 1 cm x 0,5 cm y uno de 3 cm x 0,5 cm piezas de cristal de láminas de vidrio. Ensamblarlos en una forma de E con adhesivo de vidrio o superglue. </li><li> Cortar una longitud de capilar de microfluidos de la muestra elaborado. Esta longitud debe ser mayor que la distancia entre dos ramas adyacentes de vidrio en el soporte de forma de correo. </li><li> Pegue el dispositivo microcapilar en el soporte utilizando un adhesivo óptico mientras se asegura de mantener una parte colgando incontaminado entre dos ramas del soporte forma E. Curar el adhesivo óptico con una fuente de luz de curado UV LED durante 10 segundos. Figuras 2cy 2d muestran el producto acabado. </li><li> Insertar cuidadosamente ambos extremos del resonador montado en dos tubos de plástico ligeramente más grandes (por ejemplo, 200 micras de diámetro interior). Pegamento y curado UV ambos extremos de los tubos de plástico con adhesivo óptico. </li><li> Sujete la estructura de la forma E de la tercera (gratis) rama de vidrio para un dispositivo de montaje fijada para la prueba. El factor de calidad óptica del resonador de microfluidos final depende de lo bien que los láseres de fabricación estaban alineados y cuán estable sus niveles de energía eran. </li></ol></li></ol> 2. Configuración Experimental para Pruebas optomecánicos <ol><li> Fabricación de fibra óptica estrechada <ol><li> Preparar una sola fibra óptica de telecomunicaciones de banda Modo de longitud deseada (por ejemplo, un par de metros). Segmento de fibra debe ser lo suficientemente largo para ser montados ambos en el área que se estrecha y conectados a la configuración (Figura 4). El método que se estrecha explica aquí es similar a lo que es suggested y demostrado en 22. </li><li> Conectar el segmento de fibra preparado para el resto de la configuración experimental utilizando cualquier método de empalme de fibra-conveniente. </li><li> Monte el segmento de fibra empalmada en dos tiradores lineales que se enfrentan entre sí. </li><li> Pele la cubierta de la fibra en el centro del fragmento de fibra montada para exponer el área de revestimiento. Aquí es donde se fabricará cónica. Limpie el área despojado con metanol. </li><li> Encienda el láser sintonizable para ver la transmisión en tiempo real en un osciloscopio. Asegúrese de ajustar los atenuadores de manera que no se dañen los fotodetectores. </li><li> Coloque un quemador de gas de hidrógeno boquilla estrecha inmediatamente debajo de la parte sin forrar de la fibra. Siga todos los procedimientos de seguridad recomendadas cuando se trabaja con gases inflamables presurizados, como el hidrógeno. Otras fuentes &quot;combustión limpia&quot; de la llama o calentadores de cerámica también se podrían usar. </li><li> Antes de encender el gas, verifique el caudal para que la llama no será demasiadogrande (una llama 1-2 cm de altura es la adecuada). Tenga en cuenta que la llama es principalmente invisible, pero puede ser visto como un brillo de color naranja débil en una habitación oscura. El caudal de hidrógeno se debe establecer en un punto en el que la llama encendida ablandará adecuadamente la fibra de vidrio. </li><li> Enciende la llama. Tan pronto como la llama está encendida, empezar a tirar de la fibra usando platinas motorizadas. Velocidad de tracción adecuada depende de una velocidad de flujo de gas de hidrógeno y alrededores de la llama. NOTA: La transmisión a través de la fibra comenzará a mostrar un comportamiento de oscilación temporal como tirar continúa. Esto indica un funcionamiento multimodo. </li><li> Cuando el comportamiento oscilatorio se detiene y muestra una señal de que no cambia con el tiempo, deje de tirar y girar-apagado la llama de inmediato. Esto es cuando se obtiene un solo modo de puesta a punto. Compruebe la transmisión. Si la transmisión es demasiado baja, repita el procedimiento a partir de 2.1.1. con una tasa de flujo de gas modificada, tamaño de la llama, y ​​la ubicación de la llama. En ocasiones, una baja transmisión podría ser debido a una mala alineación en el paso 2.1.3. o debido a la contamiiones del revestimiento expuesto. </li><li> Si la transmisión resultante a través de la puesta a punto es satisfactoria, espere unos minutos para enfriar el cono. </li><li> Inspeccione el cono con un microscopio. Para 1550 la longitud de onda operativa nm, diámetro típico de la conicidad de modo único es en el orden de 1-2 micras. </li></ol></li><li> Taper-acoplamiento con el GTR y la búsqueda de señales electrónicas que indique la vibración <ol><li> Configurar el experimento en la configuración mostrada en la Figura 3. Las vibraciones mecánicas se pueden generar a través tanto de SBS y RP por la misma configuración experimental. Con el fin de detectar con claridad las señales de retrodispersión como en el caso de las versiones anteriores-SBS 4,21, utilice un dispositivo de circulación entre el cono y el láser sintonizable. </li><li> Antes de encender el láser IR sintonizable, asegúrese de ajustar los atenuadores en su lugar para que no se dañen los fotodetectores. </li><li> Encienda y estabilizar el láser IR sintonizable. Un generador de función se utiliza para barrer la frecuencia de la entrada de rayos infrarrojosláser. </li><li> Monte el soporte resonador en un escenario nanopositioning. Con precaución, el resonador cerca de la fibra cónica con el fin de obtener de acoplamiento evanescente. Como se barre la frecuencia del láser, resonancias ópticas aparecerán como depresiones en la transmisión en el osciloscopio, como en la figura 2b de 22. </li><li> Conecte la salida del fotodetector a un analizador de espectro eléctrico (ESA), donde se puede observar la interferencia temporal (es decir, la nota latido) entre la luz láser de entrada y de la luz dispersada. Esta interferencia temporal se produce a la frecuencia de oscilación mecánica. La función de &quot;retención de picos&quot; en el analizador de espectro es a menudo útil en la búsqueda inicial de las vibraciones mecánicas. </li><li> Utilice la potencia de entrada superior mientras se realiza la búsqueda inicial de la vibración mecánica, sobre todo cuando los líquidos estén presentes en el interior del dispositivo. NOTA: Normalmente, la potencia de entrada en el orden de 100 mW para el dispositivo es suficiente para excitar mecavibración ical. </li><li> Si se observa oscilación mecánica, intentar bloquear al modo óptico relevante apagando la exploración de la frecuencia de láser y el control de la longitud de onda de láser en el modo de CW. Aquí, tanto osciloscopio y analizador de espectro son útiles en tándem. Señales periódicas aparecen en el osciloscopio cuando un modo mecánico está presente, como se ve en la Figura 5 y 1,6. </li></ol></li></ol> 3. De medición óptico-Vibraciones <ol><li> La firma óptica y electrónica de (RP) Modos de presión de la radiación <ol><li> Tal como se describe en el punto 2.2, se observarán las oscilaciones mecánicas cuando el cono y el dispositivo están acoplados correctamente, los modos ópticos y mecánicos de dispositivos tienen suficientes factores Q, y se proporciona la potencia óptica de entrada suficiente. Si las oscilaciones en la gama de 10 MHz - no se observaron de 1 GHz, intento de cambiar la polarización para investigar diferentes resonancias, o aumentar la potencia de entrada del láser sintonizable con el fin desuperar el umbral mínimo de la oscilación. Cuando el aumento de la potencia de entrada, siempre tener cuidado de no saturar los fotodetectores. También, como se describe en 8, la distancia de acoplamiento es un factor clave para excitar diferentes modos de RP. </li><li> Si todavía no se observan modos mecánicos, intente medir el factor de calidad óptica. Para resonadores optomecánicos de microfluidos, los resultados muestran que el factor de calidad óptica de 10 6 es suficiente para excitar oscilaciones paramétricas 13. NOTA: Por lo general, los modos de RP se manifestarán oscilaciones como electrónicas en el analizador de espectro en compañía de sus armónicos, como se ve en la figura 5 resultados representativos serán discutidos en la sección 4.. </li><li> Utilice un escaneo de Fabry-Perot o de alta resolución analizador de espectro óptico para detectar las bandas laterales ópticos que se generan debido a la amplitud y la fase de modulación, que es en inducida por la deformación de la cavidad periódica a su vez. Un ejemplo puede ser la medición seen en la Figura 3h de 1. </li></ol></li><li> La firma óptica y electrónica de los modos acústicos susurrando-gallery <ol><li> La frecuencia acústica de backward-SBS para el vidrio de sílice es de aproximadamente 11 GHz cuando un láser de bombeo de 1,5 micrones se utiliza 4,23. Use un termostato que controla la luz dispersada hacia atrás y una pequeña cantidad de la bomba dispersa-Rayleigh, para observar señales electrónicas para estos modos de vibración. Utilice una de alta resolución del analizador de espectro óptico para resolver la luz dispersada. Una medición de ejemplo se muestra en la Figura 2 de 4. </li><li> Utilice la nota de batido entre la luz dispersada hacia adelante y el láser de bombeo para observar la frecuencia más baja (sub-1 GHz) modos acústicos susurrando-galería. </li><li> Debido a la rigidez mecánica inferior en la dirección de respiración, la señal de SBS es a veces más débil que la señal de los modos de RP. Una vez más, mover lentamente el láser a baja velocidad, y el uso de &quot;retención de pico&quot; en el respetoanalizador de ron para ayudar en la búsqueda de la señal de SBS. </li><li> Tenga en cuenta que a diferencia de los modos de respiración-RP emocionado, modos acústicos susurrando-gallery SBS-excitados no presentan armónicos en los espectros ópticos y electrónicos (a menos de excitación en cascada tiene lugar 4,24). En cambio sólo aparece una banda lateral Stokes para los modos de la SBS. </li></ol></li></ol>

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	<li>Carmon, T., Rokhsari, H., Yang, L., Kippenberg, T., Vahala, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+Behavior+of+Radiation-Pressure-Induced+Vibrations+of+an+Optical+Microcavity+Phonon+Mode.">Temporal Behavior of Radiation-Pressure-Induced Vibrations of an Optical Microcavity Phonon Mode.</a> Physical Review Letters. 94 (22), (2005).</li><li>Rokhsari, H., Kippenberg, T., Carmon, T., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiation-pressure-driven+micro-mechanical+oscillator.">Radiation-pressure-driven micro-mechanical oscillator.</a> Optics Express. 13 (14), 5293-5301 (2005).</li><li>Kippenberg, T. J., Rokhsari, H., Carmon, T., Scherer, A., Vahala, K. 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B., Maleki, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brillouin+lasing+with+a+CaF2+whispering+gallery+mode+resonator.">Brillouin lasing with a CaF2 whispering gallery mode resonator.</a> Physical Review Letters. 102 (4), 043902 (2009).</li><li>Bahl, G., Zehnpfennig, J., Tomes, M., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulated+optomechanical+excitation+of+surface+acoustic+waves+in+a+microdevice.">Stimulated optomechanical excitation of surface acoustic waves in a microdevice.</a> Nature Communications. 2 (403), (2011).</li><li>Dainese, P., Russell, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulated+Brillouin+scattering+from+multi-GHz-guided+acoustic+phonons+in+nanostructured+photonic+crystal+fibres.">Stimulated Brillouin scattering from multi-GHz-guided acoustic phonons in nanostructured photonic crystal fibres.</a> Nature Physics. 2 (6), 388-392 (2006).</li><li>Carmon, T., Cross, M. C., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chaotic+Quivering+of+Micron-Scaled+On-Chip+Resonators+Excited+by+Centrifugal+Optical+Pressure.">Chaotic Quivering of Micron-Scaled On-Chip Resonators Excited by Centrifugal Optical Pressure.</a> Physical Review Letters. 98 (16), 167-203 (2007).</li><li>Armani, D., Min, B., Martin, A., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+thermo-optic+tuning+of+ultrahigh-Q+microtoroid+resonators.">Electrical thermo-optic tuning of ultrahigh-Q microtoroid resonators.</a> Applied Physics Letters. 85 (22), 5439-5441 (2004).</li><li>Savchenkov, A. A., Matsko, A. B., Ilchenko, V. S., Seidel, D., Maleki, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+acoustic+wave+opto-mechanical+oscillator+and+frequency+comb+generator.">Surface acoustic wave opto-mechanical oscillator and frequency comb generator.</a> Optics Letters. 36 (17), 3338-3340 (2011).</li><li>Bahl, G., Tomes, M., Marquardt, F., Carmon, T. <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+spontaneous+Brillouin+cooling.">Observation of spontaneous Brillouin cooling.</a> Nature Physics. 8 (3), 203-207 (2012).</li><li>Bahl, G., Kim, K. H., Lee, W., Liu, J., Fan, X., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brillouin+cavity+optomechanics+with+microfluidic+devices.">Brillouin cavity optomechanics with microfluidic devices.</a> Nature Communications. 4 (1994), (1994).</li><li>Kim, K. H., 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=Cavity+optomechanics+on+a+microfluidic+resonator+with+water+and+viscous+liquids.">Cavity optomechanics on a microfluidic resonator with water and viscous liquids.</a> Light: Science and Applications. , (2013).</li><li>Sumetsky, M., Dulashko, Y., Windeler, R. 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P., Manalis, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suspended+microchannel+resonators+for+biomolecular+detection.">Suspended microchannel resonators for biomolecular detection.</a> Applied Physics Letters. 83 (13), 2698-2610 (2003).</li><li>Burg, T. P., 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=Weighing+of+biomolecules,+single+cells+and+single+nanoparticles+in+fluid.">Weighing of biomolecules, single cells and single nanoparticles in fluid.</a> Nature. 446 (7139), 1066-1069 (2007).</li><li>Li, J., Lee, H., Chen, T., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+high+coherence,+Brillouin+microcavity+laser+on+silicon.">Characterization of a high coherence, Brillouin microcavity laser on silicon.</a> Optics Express. 20 (18), (2012).</li><li>Knight, J. C., Cheung, G., Jacques, F., Birks, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase-matched+excitation+of+whispering-gallery-mode+resonances+by+a+fiber+taper.">Phase-matched excitation of whispering-gallery-mode resonances by a fiber taper.</a> Opt. Lett. 22 (15), 1129-1131 (1997).</li><li>Boyd, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Nonlinear Optics. , (2003).</li><li>Li, J., Lee, H., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+synthesizer+using+an+on-chip+Brillouin+oscillator.">Microwave synthesizer using an on-chip Brillouin oscillator.</a> Nature Communications. 4 (2097), (2013).</li><li>Carmon, T., Yang, L., Vahala, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamical+thermal+behavior+and+thermal+self-stability+of+microcavities.">Dynamical thermal behavior and thermal self-stability of microcavities.</a> Optics Express. 12 (20), 4742-4750 (2004).</li></ol>

We have nothing to disclose.

Hemos fabricado y probado un nuevo dispositivo que sirve de puente entre la cavidad y optomecánica microfluidos empleando resonancias ópticas de alta Q para excitar (e interrogar a) vibraciones mecánicas. Es sorprendente que múltiples mecanismos de excitación están disponibles en el mismo dispositivo, que generan una variedad de modos de vibración mecánicas a tasas que abarcan 2 MHz a 11.300 MHz. La presión de radiación centrífuga soporta ambos modos copa y modos de respiración en el lapso de 2 a 200 MHz, Ad...

Optomecánica Cavidad estudia el acoplamiento paramétrica entre los modos de fonones y modos de fotones en microresonators por medio de la presión de radiación (RP) 1-3 y dispersión estimulada Brillouin (SBS) 4-6. SBS y mecanismos de RP se han demostrado en muchos sistemas ópticos diferentes, tales como fibras 7, microesferas 4,6,8, 1,9, toroides y resonadores cristalinos 5,10. A través de este acoplamiento fotón-fonón, tanto de refrigeración 11 y la excitación de 6,10 modos mecánicos han sido demostrados. Sin embargo, casi todos informaron optomecánica experimentos son con fases sólidas de la materia. Esto es debido a la inmersión directa de líquido de los dispositivos de resultados óptico-en gran medida el aumento de la pérdida acústica radiativo debido a la mayor impedancia de líquidos en comparación contra el aire. Además, en algunas situaciones mecanismos de pérdida disipativas en líquidos pueden superar las pérdidas acústicas radiativas. Recientemente, un nuevo tipo de oscilador óptico-hueco con una geometría microcapilar se introdujo 12-15, y que por diseño está equipado para los experimentos de microfluidos. El diámetro de este capilar se modula en su longitud para formar múltiples &#39;resonadores botella&#39; que confinan a la vez susurrando-gallery resonancias ópticas 16, así como los modos de resonancia mecánica 17. Varias familias de modos resonantes mecánicos participan, incluidos los modos de respiración, modos de vino de vidrio y modos acústicos susurrando-galería. El vaso de vino (onda estacionaria) y susurrando-gallery acústica (de onda en movimiento) resonancias se forman cuando una vibración con múltiplo entero de longitudes de onda acústica se produce alrededor de la circunferencia del dispositivo. La luz se acopla evanescente en los modos susurrando-gallery ópticas de estas &quot;botellas&quot; por medio de una fibra óptica cónica 18. El confinamiento del líquido en el interior del resonador 19,20 capilar, comodiferencia de fuera de ella, permite altos factores de calidad óptica mecánica-y al mismo tiempo, lo que permite la excitación óptica de modos mecánicos por medio de ambos RP y SBS. Como se ha mostrado, estas excitaciones mecánicas son capaces de penetrar en el líquido dentro del dispositivo de 12,13, la formación de un modo resonante sólido-líquido compartida, permitiendo así una interfaz opto-mecánico para el medio ambiente fluídico dentro. En este trabajo se describe la fabricación, RP y SBS de actuación y resultados de las mediciones representativas de este novedoso sistema óptico-mecánica. También se proporcionan listas de materiales y de herramientas específicas.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:647px;" width="647">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Tunable IR laser</td>
			<td>Newfocus</td>
			<td>TLB-6328</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodetectors</td>
			<td>Newfocus</td>
			<td>1811-FC (Low speed 125MHz) / 1611-FC-AC (High speed 1GHz)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical fiber</td>
			<td>Corning</td>
			<td>SMF28</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica capillary</td>
			<td>PolyMicro</td>
			<td>TSP700850</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10.6 um wavelength CO2 laser</td>
			<td>Synrad</td>
			<td>48-1KWM and 48-2KWM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-curing optical adhesive</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NOA81</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing</td>
			<td>Tygon</td>
			<td>EW-06418-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringes</td>
			<td>B-D</td>
			<td>YO-07940-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needles</td>
			<td>Weller</td>
			<td>KDS201P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrical spectrum analyzer</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>N9010A (EXA Signal Analyzer)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tektronix</td>
			<td>6114A (RSA, Real-time spectrum analyzer)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical spectrum analyzer</td>
			<td>Advantest</td>
			<td>Q8384</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>DPO 4104B-L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold mirrors</td>
			<td>II-VI Infrared</td>
			<td>836627</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linear stage (slow)</td>
			<td>DryLin</td>
			<td>H1W1150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linear stage (fast)</td>
			<td>PBC Linear</td>
			<td>MTB055D-0902-14F12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fabry Perot optical spectrum analyser</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SA 200-14A (FSR: 1.5 GHz)</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication and testing of microfluidic optomechanical oscillators

Cavidad optomecánica experimentos que paramétricamente acoplar los modos de fonones y modos de fotones han sido investigados en diversos sistemas ópticos incluyendo microresonators. Experimentos optomecánicos Sin embargo, debido al aumento de las pérdidas de radiación acústica durante la inmersión líquida directa de dispositivos óptico-mecanicos, casi todos publicados han sido realizados en fase sólida. Este artículo discute un hueco resonador óptico-microfluidos recientemente introducida. Metodología detallada se proporciona para la fabricación de estos ultra-alta-Q resonadores de microfluidos, realizar pruebas optomecánico, y medir el modo de respiración radiación impulsado por presión y las vibraciones paramétricas de modo de galería de los suspiros impulsadas por SBS. Al limitar los líquidos en el interior del resonador capilar, se mantienen al mismo tiempo altos factores de calidad óptica mecánica-y.

Los capilares producidos por este método son delgadas (entre 30 micras y 200 micras), clara y muy flexible, pero son lo suficientemente robustos para la manipulación directa. Es importante para proteger la superficie exterior del dispositivo capilar contra polvo y agua (humedad) con el fin de mantener un factor de alta calidad óptica (Q). Por inmersión de un extremo del capilar en el agua y el soplado de aire a través del capilar por medio de una jeringa, se puede verificar si el capilar es a través o si fue sella...

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Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

Fabricación y Pruebas de microfluidos optomecánicos Osciladores

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

fabrication-and-testing-of-microfluidic-optomechanical-oscillators

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12.1K vistas.  University of Illinois at Urbana-Champaign. Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations. 

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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

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from the inherent strong electron correlations that reside within them. These materials can also possess electronic phase separation in which regions of vastly different resistive and magnetic behavior can coexist within a single crystal alloy material. By reducing the scale of these materials to length scales at and below the inherent size of the electronic domains, novel behaviors can be exposed. Because of this and the fact that spin-charge-lattice-orbital order parameters each involve correlation lengths, spatially reducing these materials for transport measurements is a critical step in understanding the fundamental physics that drives complex behaviors. These materials also offer great potential to become the next generation of electronic devices 1-3. Thus, the fabrication of low dimensional nano- or micro-structures is extremely important to achieve new functionality. This involves multiple controllable processes from high quality thin film growth to accurate electronic property characterization. Here, we present fabrication protocols of high quality microstructures for complex oxide manganite devices. Detailed descriptions and required equipment of thin film growth, photo-lithography, and wire-bonding are presented.

We describe the use of pulsed laser deposition (PLD), photolithography and wire-bonding techniques to create micrometer scale complex oxides devices. The PLD is utilized to grow epitaxial thin films. Photolithography and wire-bonding techniques are introduced to create practical devices for measurement purposes.

La fabricación de óxidos complejos espacialmente confinados

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for synthesizing nanoscopic VB2 is presented as well as step-by-step procedure for applying a zirconium oxide coating to the VB2 particles for stabilization upon discharge. The process for disassembling existing zinc/air cells is shown, in addition construction of the new working electrode to replace the conventional zinc/air cell anode with a the nanoscopic VB2 anode. Finally, discharge of the completed VB2/air battery is reported. We show that using the zinc/air cell as a test bed is useful to provide a consistent configuration to study the performance of the high-energy high capacity nanoscopic VB2 anode.

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

A protocol is presented to study multi-electron metal/air battery systems by using previous technology developed for the zinc/air cell. Electrochemical testing is then performed on fabricated batteries to evaluate performance.

Fabricación de VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Células aire para verificar Electroquímica

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

Quantum State Engineering of Light with Continuous-wave Optical Parametric Oscillators

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states are indeed the resources for implementing various protocols, ranging from enhanced metrology to quantum communication and computing. A variety of devices can be used to generate non-classical states, such as single emitters, light-matter interfaces or non-linear systems3. We focus here on the use of a continuous-wave optical parametric oscillator3,4. This system is based on a non-linear &#967;2 crystal inserted inside an optical cavity and it is now well-known as a very efficient source of non-classical light, such as single-mode or two-mode squeezed vacuum depending on the crystal phase matching. 
Squeezed vacuum is a Gaussian state as its quadrature distributions follow a Gaussian statistics. However, it has been shown that number of protocols require non-Gaussian states5. Generating directly such states is a difficult task and would require strong &#967;3 non-linearities. Another procedure, probabilistic but heralded, consists in using a measurement-induced non-linearity via a conditional preparation technique operated on Gaussian states. Here, we detail this generation protocol for two non-Gaussian states, the single-photon state and a superposition of coherent states, using two differently phase-matched parametric oscillators as primary resources. This technique enables achievement of a high fidelity with the targeted state and generation of the state in a well-controlled spatiotemporal mode.

We describe the reliable generation of non-Gaussian states of traveling optical fields, including single-photon states and coherent state superpositions, using a conditional preparation method operated on the non-classical light emitted by optical parametric oscillators. Type-I and type-II phase-matched oscillators are considered and common procedures, such as the required frequency filtering or the high-efficiency quantum state characterization by homodyning, are detailed.

Ingeniería de la Luz con la onda continua Optical Parametric Oscillators Estado Quantum

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states ...

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 ...

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each thermoplastic of interest. Solvent bonding is a simple and versatile method that can be used to fabricate devices from a variety of plastics. An appropriate solvent is added between two device layers to be bonded, and heat and pressure are applied to the device to facilitate the bonding. By using an appropriate combination of solvent, plastic, heat, and pressure, the device can be sealed with a high quality bond, characterized as having high bond coverage, bond strength, optical clarity, durability over time, and low deformation or damage to microfeature geometry. We describe the procedure for bonding devices made from two popular thermoplastics, poly(methyl-methacrylate) (PMMA), and cyclo-olefin polymer (COP), as well as a variety of methods to characterize the quality of the resulting bonds, and strategies to troubleshoot low quality bonds. These methods can be used to develop new solvent bonding protocols for other plastic-solvent systems.

Solvent bonding is a simple and versatile method for fabricating thermoplastic microfluidic devices with high quality bonds. We describe a protocol to achieve strong, optically clear bonds in PMMA and COP microfluidic devices that preserve microfeature details, by a judicious combination of pressure, temperature, an appropriate solvent, and device geometry.

Unión con disolvente para la fabricación de PMMA y CP dispositivos de microfluidos

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering thermal wave fields that are disturbed by the defect. This effect is measured and used to locate the defect. We form the destructively interfering wave fields by using a modified projector. The original light engine of the projector is replaced with a fiber-coupled high-power diode laser. Its beam is shaped and aligned to the projector&#39;s spatial light modulator and optimized for optimal optical throughput and homogeneous projection by first characterizing the beam profile, and, second, correcting it mechanically and numerically. A high-performance infrared (IR) camera is set up according to the tight geometrical situation (including corrections of the geometrical image distortions) and the requirement to detect weak temperature oscillations at the sample surface. Data acquisition can be performed once a synchronization between the individual thermal wave field sources, the scanning stage, and the IR camera is established by using a dedicated experimental setup which needs to be tuned to the specific material being investigated. During data post-processing, the relevant information on the presence of a defect below the surface of the sample is extracted. It is retrieved from the oscillating part of the acquired thermal radiation coming from the so-called depletion line of the sample surface. The exact location of the defect is deduced from the analysis of the spatial-temporal shape of these oscillations in a final step. The method is reference-free and very sensitive to changes within the thermal wave field. So far, the method has been tested with steel samples but is applicable to different materials as well, in particular to temperature sensitive materials.

This method aims at locating vertical subsurface defects. Here, we couple a laser with a spatial light modulator and trigger its video input to heat a sample surface deterministically with two anti-phased modulated lines while acquiring highly resolved thermal images. The defect position is retrieved from evaluating thermal wave interference minima.

Localización del defecto subsuperficial mediante calentamiento estructurado mediante termografía fototérmica proyectada con láser

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of lithium-ion (Li-ion) batteries. However, a number of setbacks prevent their integration into commercial devices. The main limiting factor is due to nanoscale phenomena occurring at the electrode/electrolyte interfaces, ultimately leading to degradation of battery operation. These key problems are highly challenging to observe and characterize as these batteries contain multiple buried interfaces. One approach for direct observation of interfacial phenomena in thin film batteries is through the fabrication of electrochemically active nanobatteries by a focused ion beam (FIB). As such, a reliable technique to fabricate nanobatteries was developed and demonstrated in recent work. Herein, a detailed protocol with a step-by-step process is presented to enable the reproduction of this nanobattery fabrication process. In particular, this technique was applied to a thin film battery consisting of LiCoO2/LiPON/a-Si, and has further been previously demonstrated by in situ cycling within a transmission electron microscope.

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

A protocol for the fabrication of electrochemically active LiPON-based solid-state lithium-ion nanobatteries using a focused ion beam is presented.

Ion enfocado viga fabricación de Nanobatteries LiPON basado en estado sólido-ion de litio para la prueba In Situ

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. This wetting phenomenon is important in many technical fields ranging from physiology to aerospace engineering. Currently, several different techniques exist for fabricating hemiwicking structures. These conventional methods, however, are often time consuming and are difficult to scale-up for large areas or are difficult to customize for specific, nonhomogeneous patterning geometries. The presented protocol provides researchers with a simple, scalable, and cost-effective method for fabricating micro-patterned hemiwicking surfaces. The method fabricates wicking structures through the use of stamp printing, polydimethylsiloxane (PDMS) molding, and thin-film surface coatings. The protocol is demonstrated for hemiwicking with ethanol on PDMS micropillar arrays coated with a 70 nm thick aluminum thin-film.

A simple protocol is provided for the fabrication of hemiwicking structures of varying sizes, shapes, and materials. The protocol uses a combination of physical stamping, PDMS molding, and thin-film surface modifications via common materials deposition techniques.

Escalable de sello de impresión y fabricación de superficies de Hemiwicking

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. ...

Method Development for Contactless Resonant Cavity Dielectric Spectroscopic Studies of Cellulosic Paper

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of data that can be obtained from an individual sample and renders it difficult to produce statistically relevant data for unique and rare materials. Resonant cavity dielectric spectroscopy is a non-destructive, contactless technique which can simultaneously interrogate both sides of a sheeted material and provide measurements which are suitable for statistical interpretations. This offers analysts the ability to quickly discriminate between sheeted materials based on composition and storage history. In this methodology article, we demonstrate how contactless resonant cavity dielectric spectroscopy may be used to differentiate between paper analytes of varying fiber species compositions, to determine the relative age of the paper, and to detect and quantify the amount of post-consumer waste (PCW) recycled fiber content in manufactured office paper.

A protocol for the non-destructive analysis of the fiber content and relative age of paper.

Desarrollo del método para estudios espectroscópicos dieléctricos de cavidad resonante sin contacto de papel celulósico

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of ...