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. Fabrication de Ultra-haut-Q microfluidiques résonateurs <ol><li> Préparation de l&#39;installation de fabrication de capillaire <ol><li> Fabriquer la opto résonateur microfluidique de la façon suivante -. Chauffer une préforme capillaire en verre avec environ 10 W de CO rayonnement 2 laser à 10,6 microns de longueur d&#39;onde, et d&#39;en tirer le capillaire chauffé linéairement en utilisant des platines de translation motorisés figure 1 montre la disposition de la traduction linéaire étapes, les lasers, et l&#39;emplacement de la préforme capillaire avant le processus de tirage. </li><li> logiciel d&#39;automatisation adapté du programme pour contrôler simultanément les deux 2 lasers CO (pour le chauffage) et les deux étapes linéaires. Les deux étapes linéaires exécutent le procédé d&#39;étirage pour le tube capillaire au laser est chauffé. </li><li> L&#39;une des platines de translation doit être rapide (par exemple, 5 mm / s) pour le processus de dessin linéaire. Alimenter en matériau plus à la zone de chauffage avec le second, plus lent étage linéaire(Par exemple de 0,5 mm / s) puisque le matériau capillaire de la préforme se épuisée pendant le processus de traction. </li><li> Alignez les supports d&#39;échantillons sur les platines linéaires le long des deux axes verticaux et horizontaux. </li><li> Alignez soigneusement les deux CO 2 faisceaux laser de telle sorte qu&#39;ils visent au même endroit dans l&#39;espace (entre les détenteurs de l&#39;échantillon). Un morceau de papier-carton ou de papier sensible à la chaleur est utile pour ce procédé. Ne pas oublier d&#39;utiliser des lunettes de protection pour la sécurité laser. Ne baissez pas les yeux au niveau de la table. Utilisez des cales de faisceau, échappement de fumée, et la protection incendie. </li><li> Sélectionnez des paramètres raisonnables pour le processus de dessin. Par exemple, les paramètres suivants produisent de manière fiable une bonne taille capillaire - 10 mm / s vitesse de traction, de 0,5 mm / s alimentation en vitesse, 3 secondes de temps de préchauffage, 4,5 W préchauffage pouvoirs pour les lasers, et 5 puissances W de chauffage pour les deux lasers . </li><li> La modulation de la puissance du laser pendant la traction peut être utilisé pour contrôler le rayon de capillaire de la longueur au cours de la pro d&#39;étirageprocessus pour former les résonateurs «bouteille». Un exemple est montré sur la figure 2d. Sélectionnez les paramètres de modulation appropriés: 3 fréquences Hz, 6 W et 3 W pour des puissances laser, et le cycle de service de 50%. </li></ol></li><li> Fabrication de résonateurs opto microfluidiques <ol><li> Couper un temps suffisamment long segment (environ 4.2 cm) de capillaire en silice fondue de telle sorte qu&#39;elle peut atteindre les deux supports fixés aux platines de translation linéaire. </li><li> Monter l&#39;échantillon capillaire sur les supports d&#39;échantillon de telle sorte que la zone cible du laser est à peu près au milieu du capillaire. Réajuster l&#39;alignement laser CO 2 si nécessaire. </li><li> Tirez le capillaire en utilisant les paramètres comme indiqué dans 1.1.6. Première préchauffer le capillaire pendant quelques secondes (Figure 2a), puis tirez-le avec ou sans modulation du laser (paramètres 1.1.7) selon les besoins. </li><li> Retirer le capillaire étiré (figure 2b) à partir du support d&#39;échantillon. Le manipuler avec des gants à deuxd&#39;épaisseur se termine uniquement, afin de ne pas contaminer la surface du résonateur propre. </li><li> Varier les paramètres de traction à fabriquer capillaires de diamètres différents. Typiquement, le diamètre externe varie de 30 um à 200 um en fonction des conditions de traction. </li></ol></li><li> Montage de l&#39;appareil fabriqué pour les tests <ol><li> Préparer un support de verre E de forme (figure 2c). Couper trois 1 cm x 0,5 cm et 3 cm une morceaux de verre x 0,5 cm à partir de lames de verre. Les assembler en une forme de E en utilisant un adhésif de verre ou superglue. </li><li> Couper une longueur de capillaire microfluidique de l&#39;échantillon tiré. Cette longueur doit être supérieure à la distance entre deux branches adjacentes de verre sur le support E de forme. </li><li> Collez le dispositif de micro-capillaire sur le support en utilisant un adhésif optique tout en veillant à garder une partie intacte suspendu entre deux branches de la porte E de forme. Durcir l&#39;adhésif optique avec une source de lumière LED UV durcissement pendant 10 sec. Figures 2cet 2d montrent le produit fini. </li><li> Insérez soigneusement les deux extrémités du résonateur monté en deux tubes en matière plastique légèrement plus grands (par exemple de 200 um de diamètre interne). Colle et traitement UV deux extrémités pour les tubes en plastique avec de la colle optique. </li><li> Fixer la structure E de forme de la troisième (gratuit) branche de verre à un dispositif de montage serré pour les tests. Le facteur de qualité du résonateur optique microfluidique final dépend de la façon dont les lasers de fabrication ont été alignées et la stabilité de leurs niveaux de puissance étaient. </li></ol></li></ol> 2. Installation expérimentale pour les essais optomécanique <ol><li> Fabrication de fibre optique effilée <ol><li> Préparer un mode unique de télécommunications en bande fibre optique de longueur désirée (par exemple, quelques pieds). segment de fibre doit être suffisamment long pour être monté à la fois dans la zone de rétrécissement et reliée à l&#39;installation (figure 4). La méthode conique expliqué ici est similaire à ce qui est suggested et démontrée dans 22. </li><li> Connecter le segment de fibre préparé au reste du dispositif expérimental utilisant n&#39;importe quel procédé commode fibre-épissage. </li><li> Monter le segment de fibre épissé sur deux extracteurs linéaires qui se font face. </li><li> Dénuder la gaine de fibre dans le centre du fragment de fibre monté pour exposer la zone de gainage. C&#39;est là cône sera fabriqué. Nettoyez la zone décapée avec du méthanol. </li><li> Allumez le laser accordable pour voir l&#39;émission en temps réel sur un oscilloscope. Veillez à régler les atténuateurs de sorte que photodétecteurs ne sont pas endommagés. </li><li> Placer une buse étroite brûleur de gaz hydrogène immédiatement au-dessous de la partie non gainé de la fibre. Suivez toutes les procédures de sécurité recommandées lorsque vous travaillez avec des gaz inflammables sous pression comme l&#39;hydrogène. D&#39;autres sources de combustion &quot;propre&quot; de flamme ou de chauffage en céramique peuvent également être utilisés. </li><li> Avant d&#39;allumer le gaz, vérifier le débit de sorte que la flamme ne sera pas tropgrande (une flamme 1-2 cm de hauteur est suffisante). Notez que la flamme est la plupart du temps invisible mais peut être considéré comme une lueur orange pâle dans une pièce sombre. Le débit d&#39;hydrogène doit être réglé à un point où la flamme allumée va adoucir adéquatement la fibre de verre. </li><li> Allumez la flamme. Dès que la flamme est allumée, commencer à tirer la fibre en utilisant les étapes motorisés. Vitesse de traction approprié dépend du débit de gaz d&#39;hydrogène et de voisinage de la flamme. REMARQUE: La transmission par la fibre va commencer à montrer le comportement d&#39;oscillation temporelle comme tirant continue. Ceci indique un fonctionnement multimode. </li><li> Lorsque comportement oscillatoire s&#39;arrête et affiche un signal immuable au fil du temps, cessez de tirer et turn-off de la flamme immédiatement. C&#39;est alors monomode conique est obtenue. Vérifiez la transmission. Si la transmission est trop faible, répéter la procédure à partir de 2.1.1. avec un taux de modification de débit de gaz, la taille de flamme, et l&#39;emplacement de la flamme. À l&#39;occasion, une faible transmission pourrait être dû à un mauvais alignement à l&#39;étape 2.1.3. ou en raison de contaion de la gaine exposée. </li><li> Si la transmission résultant à travers le cône est satisfaisante, attendre quelques minutes pour refroidir la bougie. </li><li> Inspecter la bougie sous un microscope. Pour les longueurs d&#39;onde 1550 nm opérationnel, diamètre typique de la conicité monomode est de l&#39;ordre de 1-2 um. </li></ol></li><li> Taper couplage de GTR et la recherche de signaux électroniques indiquant la vibration <ol><li> Mettre en place l&#39;expérience dans la configuration représentée sur la figure 3. Vibrations mécaniques peuvent être générés à la fois par l&#39;ABS et RP par la même configuration expérimentale. Afin de détecter clairement les signaux rétrodiffusés comme dans le cas de l&#39;arrière-SBS 4,21, utiliser un circulateur entre cône et laser accordable. </li><li> Avant de mettre le laser accordable infrarouge, assurez-vous de mettre en place des atténuateurs de sorte que photodétecteurs ne sont pas endommagés. </li><li> Allumez et stabiliser le laser accordable infrarouge. Un générateur de fonction est utilisé pour balayer la fréquence de l&#39;IR d&#39;entréelaser. </li><li> Montez le support de résonateur sur une scène de nanopositionnement. Ramener ensuite avec précaution le résonateur à proximité de la fibre conique afin d&#39;obtenir un couplage évanescent. Comme la fréquence du laser est balayée, résonances optiques apparaissent comme trempettes dans la transmission de l&#39;oscilloscope, comme dans la figure 2b de 22. </li><li> Connectez la sortie de photodétecteurs à un analyseur de spectre électrique (ESA), où l&#39;interférence temporelle (c.-à-battement de note) entre la lumière laser d&#39;entrée et la lumière diffusée peut être observée. Cette interférence temporelle se produit à la fréquence d&#39;oscillation mécanique. La fonction &quot;peak hold&quot; sur l&#39;analyseur de spectre est souvent utile dans la recherche initiale de vibrations mécaniques. </li><li> Utilisez une plus grande puissance d&#39;entrée lors de la recherche initiale de vibrations mécaniques, en particulier lorsque des liquides sont présents à l&#39;intérieur du dispositif. REMARQUE: En général, la puissance d&#39;entrée de l&#39;ordre de 100 mW à l&#39;appareil est suffisante pour exciter mécavibration iCal. </li><li> Si oscillation mécanique est observée, tenter de se synchroniser sur le mode optique pertinent en désactivant le balayage de fréquence du laser et à commander la longueur d&#39;onde du laser en mode CW. Ici, à la fois oscilloscope et un analyseur de spectre sont utiles en tandem. Signaux périodiques apparaissent sur ​​l&#39;oscilloscope lorsqu&#39;un mode mécanique est présente, comme on le voit sur ​​la figure 5 et 1,6. </li></ol></li></ol> 3. Mesure opto-mécanique Vibrations <ol><li> Signature optique et électronique de la pression de radiation (RP) des modes <ol><li> Comme décrit à la section 2.2, les oscillations mécaniques seront observés quand le cône et le dispositif sont correctement couplés, les modes optiques et mécaniques périphériques possèdent Q-facteurs suffisants, et un apport suffisant puissance optique est fourni. Si oscillations dans la gamme de 10 MHz - 1 GHz ne sont pas respectées, la tentative de changer la polarisation pour examiner les différentes résonances, ou augmenter la puissance d&#39;entrée de laser accordable afin desurmonter le seuil minimum pour l&#39;oscillation. En augmentant la puissance d&#39;entrée, toujours être prudent de ne pas saturer les photodétecteurs. En outre, comme il est décrit au point 8, la distance de couplage est un facteur clé pour les différents modes de RP excitants. </li><li> Si les modes mécaniques ne sont toujours pas respectées, essayez mesure du facteur de qualité optique. Pour résonateurs optomécaniques microfluidiques, les résultats montrent que le facteur de qualité optique de 10 6 est suffisante pour exciter les oscillations paramétriques 13. NOTE: Habituellement, les modes de RP se manifesteront oscillations comme électroniques sur l&#39;analyseur de spectre accompagnés de leurs harmoniques, comme on le voit sur ​​la figure 5 résultats représentatifs seront discutés dans la section 4.. </li><li> Utiliser un balayage de Fabry-Perot ou à haute résolution analyseur de spectre optique afin de détecter les bandes latérales optiques qui sont générés en raison de la modulation d&#39;amplitude et de phase, qui est à son tour la cavité induite par déformation périodique. Un exemple de mesure peut être seen figure 3h de 1. </li></ol></li><li> Signature optique et électronique de modes acoustiques chuchotement galerie <ol><li> La fréquence acoustique d&#39;arrière-SBS de verre de silice est d&#39;environ 11 GHz lors d&#39;un laser de pompe de 1,5 micron est utilisé 4,23. Utilisez un circulateur qui surveille la lumière diffusée en retour et une petite quantité de pompe diffusée de Rayleigh, d&#39;observer des signaux électroniques pour ces modes de vibration. Utiliser un analyseur de spectre optique à haute résolution pour résoudre la lumière diffusée. Un exemple de mesure est représenté sur la figure 2 sur 4. </li><li> Utilisez la note de battement entre la lumière diffusée vers l&#39;avant et le laser de pompe à observer fréquence inférieure (sous-1 GHz) des modes acoustiques chuchotement galerie. </li><li> En raison de la rigidité mécanique plus faible dans la direction de la respiration, le signal de SBS est parfois plus faible que le signal à partir des modes de RP. Encore une fois, balayer le laser à faible vitesse, et utiliser &quot;peak hold&quot; sur le spectrhum analyseur pour aider à trouver le signal SBS. </li><li> Notez que contrairement modes de respiration RP-excité, modes acoustiques chuchotement galerie SBS-excités ne présentent pas d&#39;harmoniques dans le spectre optique et électronique (sauf excitation cascade se déroule 4,24). Au lieu de cela une seule bande latérale Stokes apparaît pour les modes 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. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+Radiation-Pressure+Induced+Mechanical+Oscillation+of+an+Optical+Microcavity.">Analysis of Radiation-Pressure Induced Mechanical Oscillation of an Optical Microcavity.</a> Physical Review Letters. 95 (3), 033901 (2005).</li><li>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=Photonic+Micro-Electromechanical+Systems+Vibrating+at+X-band+(11-GHz)+Rates.">Photonic Micro-Electromechanical Systems Vibrating at X-band (11-GHz) Rates.</a> Physical Review Letters. 102 (11), (2009).</li><li>Grudinin, I. S., Matsko, A. 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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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.

Nous avons fabriqué et testé un nouveau dispositif qui relie entre optomécanique de cavité et de la microfluidique en utilisant des résonances optiques haute Q pour exciter (et interroger) les vibrations mécaniques. Il est surprenant que de multiples mécanismes d&#39;excitation sont disponibles dans le même dispositif, ce qui génère une variété de modes de vibration mécanique à des taux couvrant 2 MHz à 11 300 MHz. La pression de radiation centrifuge prend en charge les modes de verre à vin et des modes ...

optomécanique de cavité étudie le couplage paramétrique entre les modes de phonons et les modes de photons dans microrésonateurs au moyen de la pression de radiation (RP) 1-3 et la diffusion Brillouin stimulée (SBS) 4-6. SBS et des mécanismes de RP ont été mises en évidence dans de nombreux systèmes optiques différents, tels que des fibres, des microsphères 7 4,6,8, 1,9 tores, et des résonateurs cristallins 5,10. Grâce à ce couplage photon-phonon, à la fois de refroidissement 11 et l&#39;excitation de 6,10 modes mécaniques ont été démontrés. Cependant, presque tous ont déclaré optomécanique expériences sont à des phases solides de la matière. C&#39;est parce que l&#39;immersion liquide directe des dispositifs opto-mécaniques dans les résultats considérablement augmenté la perte acoustique radiatif en raison de l&#39;impédance plus élevée de liquides par rapport à l&#39;air. En outre, dans certaines situations, les mécanismes de pertes dissipatives dans les liquides peuvent dépasser les pertes radiatives acoustiques. Récemment, un nouveau type de creux opto-oscillateur avec une géométrie de micro-capillaire a été introduit 12-15, et qui, par conception est équipé pour des expériences microfluidiques. Le diamètre de ce capillaire est modulé sur sa longueur pour former de multiples «résonateurs de bouteille» qui confinent simultanément optiques chuchotement galerie résonances 16 ainsi que les modes de résonance mécaniques 17. Familles multiples de modes de résonance mécaniques participent, y compris les modes de respiration, modes vin en verre, et les modes acoustiques chuchotement galerie. Le verre de vin (onde stationnaire) et chuchotement galerie acoustique (à ondes progressives) résonances sont formés lorsqu&#39;une vibration avec un multiple entier de longueurs d&#39;onde acoustique se produit autour de la circonférence de l&#39;appareil. La lumière est couplé de manière évanescente dans les chuchotements-gallery modes optiques de ces «bouteilles» au moyen d&#39;une fibre optique effilée 18. Le confinement du liquide à l&#39;intérieur du résonateur 19,20 capillaire, en tant queopposition à l&#39;extérieur, permet à des facteurs élevés simultanément mécanique et optique de qualité, ce qui permet l&#39;excitation optique des modes mécaniques par l&#39;intermédiaire d&#39;à la fois RP et SBS. Comme on l&#39;a représenté, ces excitations mécaniques sont capables de pénétrer dans le fluide à l&#39;intérieur du dispositif 12,13, formant un mode de résonance solide-liquide commune, permettant ainsi une interface opto-mécanique à l&#39;intérieur de l&#39;environnement fluidique. Dans cet article, nous décrivons la fabrication, RP et SBS actionnement, et les résultats de mesure représentatifs de ce nouveau système opto-mécanique. Matériels et outils listes spécifiques sont également prévues.

<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

Cavité optomécanique expériences paramétrique coupler les modes de phonons et les modes de photons ont été étudiés dans différents systèmes optiques, y compris microrésonateurs. Expériences opto Toutefois, en raison de l&#39;augmentation des pertes radiatives acoustiques pendant immersion liquide directe de dispositifs opto-mécaniques, presque tous publiés ont été réalisées en phase solide. Cet article traite d&#39;un opto microfluidique creux résonateur récemment introduit. Méthodologie détaillée est fournie pour fabriquer ces résonateurs microfluidiques ultra-haute Q, effectuer des tests de optomécanique, et mesurer le rayonnement mode de respiration commandé par la pression et mode de galerie vibrations paramétriques SBS-entraînés. En limitant les liquides à l&#39;intérieur du résonateur capillaire, facteurs élevés mécanique et optique de qualité sont maintenues simultanément.

Les capillaires produites par cette méthode sont minces (entre 30 um et 200 um), claire et très souple, mais sont suffisamment solides pour la manipulation directe. Il est important de protéger la surface extérieure du dispositif capillaire contre la poussière et à l&#39;eau (humidité), afin de maintenir un haut facteur de qualité optique (Q). En plongeant une extrémité du capillaire dans l&#39;eau et souffler de l&#39;air à travers le tube capillaire au moyen d&#39;une seringue, on peut vérifier si le capil...

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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.

Fabrication et les essais de microfluidiques opto oscillateurs

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

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12.1K vues.  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).

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 ...

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Ingénierie

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.

Fabrication d&#39;oxydes complexes spatialement confinés

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.

Fabrication de VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Cellules d&#39;air pour électrochimique Testing

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.

Quantum État génie de la lumière avec continu-ondes optiques paramétriques oscillateurs

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.

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 ...

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.

Collage de solvant pour la fabrication de PMMA et COP dispositifs microfluidiques

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.

Localisation de défauts souterrains par chauffage structuré à l&#39;aide d&#39;une thermographie photothermique à laser

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.

Fabrication de faisceau ionique focalisé de Lithium-ion à l’état solide axée sur les LiPON micro-batterie pour In Situ essais

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.

Impression de timbre évolutive et Fabrication de Surfaces 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.

Développement de méthodes pour les études spectroscopiques diélectriques de cavité séroélectrique sans contact de papier cellulosique

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