Cette recherche est soutenue par le numéro 1029547 subvention de la National Science Foundation. Les auteurs tiennent à remercier DJ Welker de Paradigm Optics Inc. pour fournir des segments de fibre initiales et la redéfinition de la fibre optique final. Les auteurs reconnaissent aussi Steven Hardcastle et Heather A. Owen pour l&#39;imagerie SEM.

1. Fabrication d&#39;une fibre optique polymère Disordered <ol><li> Étendre environ 200 des brins de PMMA sur une table et de diffuser le même nombre de brins PS sur le dessus du PMMA. Mélanger et remballer les brins. Répétez cette procédure jusqu&#39;à 40.000 brins de PMMA sont mélangés de façon aléatoire avec 40.000 brins de PS. </li><li> Assembler les brins mélangés de façon aléatoire dans une préforme carrée avec une largeur latérale d&#39;environ 2,5 pouces. </li><li> Étirage de la préforme en une fibre optique d&#39;un diamètre de 250 um. La préforme est étirée au Optics Paradigm Incorporated utilisant leur procédure standard 16. </li></ol> 2. Imaging Le profil de l&#39;indice de réfraction de la fibre Disordered <ol><li> Utilisation d&#39;un SEM comme Topcon ABT à l&#39;image du profil de l&#39;indice de réfraction de la fibre optique obtenue. </li><li> Immerger les échantillons de polymères de fibres optiques dans l&#39;azote liquide pendant environ 10 minutes puis se casser en deux. </li><li> Immersion des pointes cassées des échantillons dans l&#39;alcool éthylique. Keep la température de la solution à environ 65 ° C. Laisser les échantillons dans la solution pendant environ 3 minutes, jusqu&#39;à ce que l&#39;alcool éthylique dissout les sites de PMMA dans la fibre. </li><li> Enrober chaque échantillon avec une couche de 10 nm d&#39;épaisseur de Au / Pd et placer l&#39;échantillon dans la chambre de la SEM. </li></ol> 3. Préparation des échantillons de fibres pour la caractérisation optique <ol><li> Préparer des échantillons de fibres longues de 5 cm. </li><li> Chauffer une lame courbe à 65 ° C, et la fibre à 37 ° C. Utilisation de la bonne température empêche la déformation de la pointe de la fibre pouvant survenir dans le processus de clivage. </li><li> Aligner l&#39;extrémité de la fibre sur une surface de coupe, de sorte qu&#39;un nettoyage, perpendiculaire couper peut être faite. Placez la lame sur le côté de la fibre, puis rouler rapidement à travers. </li><li> Contrôler la pointe de la fibre à l&#39;aide d&#39;un microscope optique pour s&#39;assurer que la pointe de la fibre est clivée perpendiculaire aux côtés de fibres. Gardez la lame de rasoir à angle droit dans le processus de clivage pour empêcher le basculement de ee pointe. </li><li> Utilisez un papier de polissage comme Thorlabs LFG03P Aluminium Papier de polissage à l&#39;oxyde (0,3 um) pour polir les échantillons de fibres. Pour polir l&#39;extrémité de la fibre, le maintenir en une paire de pinces, avec la pince de préhension de la fibre d&#39;environ 1,5 mm de la surface en cours de polissage. Dessinez la fibre sur le papier en-un pouce de long en forme de 8 en forme de chemins, environ huit fois. Chemins Figure-8 en forme de veiller à ce que toute la pointe est polie. </li></ol> 4. Mesure du profil de faisceau du faisceau propagé dans les échantillons de fibres <ol><li> Coupler le laser He-Ne en une fibre de SMF630hp l&#39;aide d&#39;un objectif 20X et deux miroirs plans. Placez les miroirs plats sur les scènes avec deux degrés de liberté. Placez l&#39;objectif sur une scène avec trois degrés de liberté. Initialement garder la fibre SMF une distance de 8 mm de la pointe objectif. Utilisation des molettes sur les porte-miroir et le porte-objectif, illuminer la lumière laser à l&#39;extrémité de la fibre. Connectez l&#39;autre côté de la SMF pour un compteur d&#39;électricité. puissance de couple dans le SMF à l&#39;aide des boutons sur les supports de miroir ainsi que les boutons transversales sur la monture d&#39;objectif. L&#39;efficacité du couplage peut être considérablement augmentée en utilisant le bouton de positionnement longitudinal sur le porte-objectif. Une puissance couplée de 1 mW est suffisant pour les mesures. </li><li> Coupler la fibre de SMF630hp à la fibre optique polymère en utilisant Thorlabs MAX343 motorisé étape. La platine motorisée peut être déplacé dans les trois directions cartésiennes. En utilisant les degrés de libertés transversales, coupler la fibre SMF au centre de la pointe de la fibre polymère. En utilisant le déplacement longitudinal de la scène, placer la fibre SMF aussi près que possible de la fibre polymère. Un petit entrefer entre le polymère et de la fibre SMF permet de réduire l&#39;expansion du faisceau. Placer l&#39;ensemble de l&#39;installation sur un deuxième étage motorisé qui se déplace dans la direction longitudinale. La deuxième étape motorisé est utilisé pour l&#39;imagerie comme décrit au paragraphe 4.4. </li><li> L&#39;utilisation d&#39;un m optiqueicroscope et un miroir à angle droit, de surveiller la position de la fibre SMF et polymère de s&#39;assurer que la SMF est couplé au centre de la fibre de polymère, et que l&#39;entrefer entre les deux fibres est aussi petite que possible. Une faible inclinaison à l&#39;extrémité de la fibre de polymère ou de déformations dans la pointe de la fibre de polymère à cause de clivage ou de polissage processus peut limiter l&#39;entrefer minimal entre SMF et de fibres de polymère. Un petit écart entre les fibres est nécessaire parce que la fibre SMF devrait être en mesure de se déplacer à l&#39;extrémité de la fibre polymère. Placer la SMF au centre de la fibre de polymère uniquement pour faciliter le processus de couplage plus facile. Pendant l&#39;expérience, balayer transversalement le faisceau incident qui sort de la SMF à travers l&#39;extrémité de la fibre de polymère d&#39;observer la localisation dans les différentes régions de la fibre polymère. </li><li> Utiliser une caméra CCD profileur de faisceau pour mesurer la sortie de la fibre à l&#39;aide d&#39;un objectif 40X. Tout d&#39;abord, saturer la caméra CCD pour contrôler les limites de la fibre polymère.En utilisant les boutons sur la monture d&#39;objectif, assurez-vous que les limites de fibres polymères peuvent être observés sur le CCD. </li><li> Utilisez une platine motorisée qui déplace l&#39;ensemble de l&#39;installation (décrite au point 4.2) longitudinalement, assurez-vous que l&#39;image sur le capteur CCD est concentrée en déplaçant la configuration loin ou vers l&#39;objectif 40X alors que le CCD et l&#39;objectif sont fixés. Comme une mesure de mise au point, un profil imagé sur le capteur CCD devrait avoir la taille minimale de mise au point. Une image focalisée de la poutre ne doit pas être visuellement enroulement. </li><li> Déplacer le faisceau incident à l&#39;extrémité d&#39;entrée et de mesurer l&#39;intensité du faisceau de sortie pour les différentes positions du faisceau d&#39;incident. Recueillir des données pour 5 positions différentes du faisceau incident. Effectuer les mesures pour 20 échantillons de fibres et de recueillir un total de 100 mesures différentes. </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>

Les auteurs déclarent qu&#39;ils n&#39;ont aucun intérêt financier concurrents.

Dans le processus d&#39;étirage de fibre, le profil d&#39;indice de réfraction ne reste pas constant à plus d&#39;un mètre, à la fois en raison des croisements des brins de fibres d&#39;origine et aussi à cause des variations du diamètre de la fibre dans le processus d&#39;étirage. Nous nous attendons à ce que le processus de tirage au sort plus stable permettra de fabriquer une fibre optique qui est invariant sur des longueurs de fibres plus longues par rapport à celui indiqué ici. <p class="jove_content...

Dans un ouvrage théorique par PW Anderson 1, il a été montré qu&#39;en présence de désordre dans un système électronique quantique, les arrêts de processus de diffusion et les états électroniques localisés se développent. Localisation d&#39;Anderson est un phénomène d&#39;onde qui peuvent également se produire pour les ondes classiques tels que la lumière. Depuis la prédiction théorique de la localisation d&#39;Anderson dans l&#39;optique de 2,3, il ya eu beaucoup d&#39;efforts pour réaliser ce phénomène expérimentalement avec des ondes électromagnétiques 4,5. Cependant, il a été très difficile d&#39;obtenir la localisation forte parce que les sections efficaces de diffusion optiques sont souvent trop petits en raison du faible contraste d&#39;indice de réfraction de la plupart des matériaux optiques. En 1989, De Raedt et al. 6 a montré qu&#39;il est possible d&#39;observer la localisation d&#39;Anderson dans un système optique désordonné quasi-bidimensionnel avec de faibles contrastes d&#39;indice de réfraction. Ils ont montré que si la maladie est confinée au plan transversal d&#39;un propagating onde dans un milieu longitudinalement invariante, le faisceau peut rester confinée à une petite région dans la direction transversale, en raison de la forte dispersion transversale. Transversal localisation d&#39;Anderson a été observée pour la première guides d&#39;ondes bidimensionnelles qui ont été créés en utilisant des dessins d&#39;interférence dans un cristal photoréfractif 7. Silice fondue est l&#39;autre moyen qui a été utilisé pour l&#39;observation des transversal localisation d&#39;Anderson 8,9, où des guides d&#39;ondes désordonnés sont écrits en utilisant des impulsions femtosecondes long de l&#39;échantillon. La différence d&#39;indice de réfraction de sites désordonnés dans les systèmes mentionnés ci-dessus sont de l&#39;ordre de 10 -4, de sorte que le rayon de localisation est assez grand. En outre, les guides d&#39;ondes typiques sont généralement pas plus de quelques centimètres, par conséquent, ils peuvent ne pas être pratique pour des applications ondes guidées. Nous rappelons que l&#39;observation de la transversale localisation d&#39;Anderson dans un guide d&#39;onde désordonné unidimensionnel a été signalé plus tôt dans Ref 10. La fibre optique développé ici présente plusieurs avantages par rapport aux réalisations antérieures du transversale localisation d&#39;Anderson pour les applications ondes guidées 11,12. Tout d&#39;abord, la grande différence de réfraction de 0,1 entre les sites de trouble des résultats de la fibre dans un petit faisceau localisé comparable au rayon du faisceau de fibres optiques ordinaires. Deuxièmement, la fibre optique polymère désordonné peut être fait beaucoup plus longtemps que les guides écrits désordonnés extérieur en cristaux photoréfractives ou en silice fondue. Nous avons pu observer transversale localisation d&#39;Anderson dans un 60 cm de longueur de fibre 11. Troisièmement, la fibre optique polymère désordonnée est souple, ce qui rend pratique pour les applications du périphérique au niveau monde réel qui comptent sur ​​le transport des ondes lumineuses dans les fibres 13. Pour fabriquer la fibre optique désordonnée, 40.000 brins de PMMA et 40.000 brins de PS étaient au hasard mixte, où chaque stret était de 8 pouces de long et 250 m de diamètre. Les brins de manière aléatoire mixtes ont été assemblés dans une section transversale de préforme carrée avec un côté en largeur de l&#39;ordre de 2,5 pouces. La préforme a ensuite été attirée sur un fibre optique carrée avec une largeur latérale d&#39;environ 250 um (figure 1). Afin de mélanger aléatoirement les brins de fibres d&#39;origine, nous étaler une couche de brins de fibres PMMA sur une grande table, ajouté une couche de brins de fibre PS, puis mélangées aléatoirement ensemble. La procédure a été répétée plusieurs fois jusqu&#39;à l&#39;obtention d&#39;un bon mélange aléatoire. Nous avons utilisé un microscope électronique à balayage (SEM) à l&#39;image de profil de l&#39;indice de réfraction de la fibre optique polymère désordonnée. Techniques de clivage réguliers tels que l&#39;aide d&#39;une lame chauffée forte ne peuvent pas être utilisés pour préparer les échantillons de fibres pour l&#39;imagerie SEM de l&#39;extrémité de la fibre de cartographier son profil d&#39;indice de réfraction, parce que les dommages de la lame de la morphologie de l&#39;extrémité de la fibre. Polissage de la fibre a un impact négatif similaire sur ee la qualité de l&#39;extrémité de la fibre. Afin de préparer les échantillons de haute qualité pour l&#39;imagerie SEM, nous submerge chaque fibre dans l&#39;azote liquide pendant quelques minutes et puis cassé la fibre, si elle est effectuée sur des échantillons de fibres assez, cette méthode conduit à quelques bons morceaux de fibres (autour de réussite de 15% taux) avec des surfaces d&#39;extrémité de haute qualité et très lisse pour l&#39;imagerie SEM. Nous avons ensuite utilisé une solution à 70% d&#39;alcool éthylique à 60 ° C pendant environ 3 minutes pour dissoudre les sites de PMMA sur l&#39;extrémité de la fibre, une exposition plus longue peut se désintégrer toute l&#39;extrémité de la fibre. Nous enduit ensuite les échantillons avec Au / Pd et les a placés dans la chambre SEM. Le zoom-in image MEB de la fibre optique polymère désordonnée est représenté en figure 2. Les sites de gris clairs sont PS et les sites obscurs sont PMMA. La largeur totale de l&#39;image est de 24 um, où les plus petites tailles caractéristiques de cette image sont ~ 0,9 um, ce qui correspond à la taille de chaque site, des brins de fibre, après que le processus de tirage au sort. Afin de caracRize les propriétés de guide d&#39;onde de la fibre optique en désordre, nous avons utilisé un laser He-Ne à 633 nm longueur d&#39;onde. Le laser He-Ne est couplé à un SMF630hp fibre optique monomode avec un diamètre de champ de mode d&#39;environ 4 um, qui est alors en butée-couplé à la fibre optique polymère désordonnée en utilisant un étage de haute précision motorisé. La sortie est ensuite imagée sur une caméra CCD profileur poutre à l&#39;aide d&#39;un objectif 40X. Dans la première série d&#39;expériences, nous avons choisi 20 échantillons de fibres désordonnées différents, chacun de 5 cm de long, la longueur de 5 cm a été choisi pour correspondre à la longueur de propagation dans nos simulations numériques. Les simulations numériques de la fibre désordonnée sont généralement très coûteuse en temps, même sur un cluster de calcul haute performance avec 1100 éléments. La localisation complète Anderson transversale pour la longueur d&#39;onde de 633 nm ne survient qu&#39;après environ 2,5 cm de propagation 11,12; par conséquent, nous avons décidé que la longueur de 5 cm est suffisant pour nos besoins. En raison de la stocnature hastic de la localisation d&#39;Anderson, il nous fallait répéter les deux expériences et les simulations pour 100 réalisations, afin de recueillir suffisamment de statistiques pour comparer les valeurs expérimentales et numériques du diamètre moyen du faisceau. Dans la pratique, 100 mesures différentes sont obtenues en prenant cinq mesures séparées dans l&#39;espace sur chacun des 20 échantillons de fibres désordonnées différentes. Il est assez difficile de préparer des fibres optiques polymères désordonnés pour la mesure, par rapport aux fibres optiques en verre. Par exemple, on ne peut pas utiliser le clivage de pointe et des outils et des techniques de polissage qui sont bien développées pour fibre standard à base de silice. Une procédure raffiné pour le clivage et le polissage des fibres optiques polymères a été rapporté par Abdi et al 14;. Nous avons utilisé leurs méthodes avec quelques modifications mineures afin de préparer nos échantillons de fibres. Pour séparer une fibre optique polymère désordonnée, une lame X-Acto courbe est chauffé à 65 °, C, et la fibre à 37 ° C. La pointe de la fibre est alignée sur une surface de coupe de telle sorte qu&#39;une coupe nette et perpendiculaire peut être faite. La lame est placée sur le côté de la fibre, et est rapidement roulé à travers. Le procédé de clivage ensemble doit être effectuée aussi rapidement que possible pour que les températures de la lame et les fibres ne changent considérablement. Après clivage de la fibre et l&#39;inspecter sous un microscope optique, l&#39;extrémité de la fibre est polie à l&#39;aide des feuilles clapotis de fibres standard (0,3 um Thorlabs LFG03P Aluminium Papier de polissage à l&#39;oxyde) pour s&#39;assurer que toutes les imperfections mineures sont enlevées. Pour polir l&#39;extrémité de la fibre, il est maintenu dans une paire de pincettes avec les pinces de maintien de la fibre d&#39;environ 1,5 mm de la face d&#39;extrémité étant polie. La fibre est attirée sur le papier en-un pouce de long en forme de 8 en forme de parcours, soit environ huit fois. Polir les résultats de fibres dans bords lisses comme inspecté au microscope optique. En outre, le polissage facilite bon couplage à un emplacementtache lisée dans la fibre, ce qui réduit à la fois l&#39;atténuation dans le couplage et aussi dans la distance de propagation initiale avant l&#39;endroit localisé est formé. Nous avons utilisé une caméra CCD faisceau profiler à l&#39;image de l&#39;intensité du faisceau de sortie. Le profil d&#39;intensité en champ proche a été capturé à l&#39;aide d&#39;un objectif 40X. Afin de trouver les limites de la fibre, on saturé le CCD en augmentant la puissance de la lumière entrante provenant de la fibre de SMF630hp. Après la détection du profil d&#39;intensité du faisceau localisé par rapport aux limites, nous avons mis le CCD profileur de faisceau pour l&#39;option auto-exposition. Nous avons utilisé l&#39;image du profil d&#39;intensité afin de calculer le rayon de faisceau efficace. Afin d&#39;éliminer l&#39;effet du bruit ambiant, nous avons calibré notre procédure de traitement d&#39;image afin de s&#39;assurer que nous obtenons le diamètre du faisceau attendue de la fibre de SMF630hp. La valeur de mesure moyenne du rayon du faisceau et de ses variations autour de la valeur moyenne, en bon accord avec la NUMEsimulations riques, comme le montre Ref. 11. Le profil de faisceau de sortie dans la fibre polymère résulte clairement un changement dans la position du faisceau incident comme indiqué dans les références. 11,12,13. Une étude complète de l&#39;impact des paramètres de conception tels que les dimensions du site de désordre et de la longueur d&#39;onde incidente sur le rayon du faisceau du faisceau localisée a été présenté dans les références. 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

Nous développons et caractériser une fibre optique polymère désordonnée qui utilise transversale localisation d&#39;Anderson comme un mécanisme de guidage d&#39;onde du roman. La fibre optique en polymère mis au point est composé de 80000 brins de poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA) et de polystyrène (PS), qui sont mélangés de manière aléatoire et entraînés dans une section transversale de la fibre optique carrée avec une largeur latérale de 250 um. Initialement, chaque brin est de 200 m de diamètre et 8 cm de long. Au cours du processus de mélange des brins de fibres d&#39;origine, les fibres se croisent l&#39;un l&#39;autre, mais un grand rapport d&#39;étirage garantit que le profil d&#39;indice de réfraction ne varie le long de la longueur de la fibre de plusieurs dizaines de centimètres. La grande différence d&#39;indice de réfraction de 0,1 entre les sites désordonnés en résulte un faible rayon de faisceau localisé qui est comparable au rayon du faisceau de fibres optiques classiques. La lumière d&#39;entrée est lancé à partir d&#39;une fibre optique monomode standard en utilisant la méthode de couplage bout à bout et l&#39;AENfaisceau de sortie r-champ à partir de la fibre désordonnée est imagé en utilisant un objectif 40X, et une caméra CCD. Le diamètre du faisceau de sortie est en bon accord avec les résultats attendus des simulations numériques. La fibre optique désordonnée présentée dans ce travail est la première mise en œuvre au niveau des dispositifs de localisation d&#39;Anderson 2D, et peut potentiellement être utilisé pour les systèmes de communications optiques à courte distance de transport de l&#39;image et.

L&#39;image SEM de la fibre polie est illustré à la figure 1. L&#39;image SEM dans la figure 1 montre que, pour la plupart des régions de l&#39;extrémité de la fibre, la qualité polonaise est bonne. L&#39;image MEB des échantillons de fibres, avec leurs extrémités dissous dans une solution d&#39;alcool éthylique, la figure 2, présente les sites de PMMA dans des sites sombres et PS en couleurs gris. L&#39;image MEB de la figure 2 est agrandie ...

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

Nous développons et caractériser une fibre optique polymère désordonnée qui utilise transversale localisation d&#39;Anderson comme un mécanisme de guidage d&#39;onde du roman. Cette fibre microstructurée peut transporter un petit faisceau localisé, avec un rayon qui est comparable au rayon du faisceau de fibres optiques classiques.

Fabrication et caractérisation des polymères désordonnés fibres optiques pour Transverse localisation d&#39;Anderson de la lumière

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

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Research

JoVE Journal

Engineering

11.3K vues.  University of Wisconsin-Milwaukee. Nous développons et caractériser une fibre optique polymère désordonnée qui utilise transversale localisation d'Anderson comme un mécanisme de guidage d'onde du roman. Cette fibre microstructurée peut transporter un petit faisceau localisé, avec un rayon qui est comparable au rayon du faisceau de fibres optiques classiques.

Vidéo: 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).

Fabrication et caractérisation de guides d&#39;ondes à cristal photonique lumière lente et les cavités

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 ...

Recherche

Ingénierie

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.

Stockage quasi-lumière pour les paquets de données optiques

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.

Patterning par Transitions Optical saturable - Fabrication et caractérisation

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.

Fabrication et fonctionnement d&#39;un Convoyeur Nano-optique

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.

Rédaction de Bragg dans les fibres multipaires

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.

Compact numérique Holographic Microscope pour les MEMS Inspection et caractérisation de Lens-moins

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.

Fabrication d&#39;impression de gros hétérojonction cellules solaires et<em&gt; In Situ</em&gt; Morphologie Caractérisation

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.

Free-forme légère Actionneurs - Fabrication et contrôle des Actuation dans l&#39;échelle microscopique

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.

Fabrication et caractérisation de supraconductrices Resonators

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.

Méthodologie basée sur le Profiler de diffusion de lumière de balayage (SLPS) pour évaluer quantitativement la diffusion de lumière vers l&#39;avant et vers l&#39;arrière à partir de lentilles intraoculaires

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