<ol>
	<li>Wieman, C. E., Hollberg, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+diode+lasers+for+Atomic+physics.">Using diode lasers for Atomic physics.</a> Rev. Sci. Instrum. 62 (1), 1-20 (1991).</li><li>Camparo, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+diode+laser+in+atomic+physics.">The diode laser in atomic physics.</a> Cont. Phys. 26 (5), 443-477 (1985).</li><li>MacAdam, K. B., Steinbach, A., Wieman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+narrowband+tunable+diode+laser+system+with+grating+feedback,+and+a+saturated+absorption+spectrometer+for+Cs+and+Rb.">A narrowband tunable diode laser system with grating feedback, and a saturated absorption spectrometer for Cs and Rb.</a> Am. J. Phys. 60, 1098 (1992).</li><li>Steck, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rubidium+87+D+line+data.">Rubidium 87 D line data.</a> Los Alamos National Laboratory. , 1-29 (2001).</li><li>Ricci, L., Weidemuller, M., Esslinger, T., Hemmerich, A., Zimmermann, C., Vuletic, V., Konig, W., Hansch, T. 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+compact+grating-stabilized+diode+laser+system+for+atomic+physics.">A compact grating-stabilized diode laser system for atomic physics.</a> Opt. Commun. 117, 541-549 (1995).</li><li>Zorabedian, P., Trutna, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interference-filter-tuned,+alignment-stabilized,+semiconductor+external-cavity+laser.">Interference-filter-tuned, alignment-stabilized, semiconductor external-cavity laser.</a> Opt. Lett. 13, 826-828 (1988).</li><li>Hawthorn, C. J., Weber, K. P., Scholten, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Littrow+configuration+tunable+external+cavity+diode+laser+with+fixed+direction+output+beam.">Littrow configuration tunable external cavity diode laser with fixed direction output beam.</a> Rev. Sci. Inst. 72 (12), 4477-4479 (2001).</li><li>Nilse, L., Davies, H. J., Adams, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synchronous+tuning+of+extended+cavity+diode+lasers:+the+case+for+an+optimum+pivot+point.">Synchronous tuning of extended cavity diode lasers: the case for an optimum pivot point.</a> Appl. Opt. 38 (3), 548-553 (1999).</li><li>Park, S. E., Kwon, T. Y., Shin, E., Lee, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Compact+Extended-Cavity+Diode+Laser+With+a+Littman+Configuration.">A Compact Extended-Cavity Diode Laser With a Littman Configuration.</a> IEEE Trans. Inst. Meas. 52 (2), 280-283 (2003).</li><li>Black, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+introduction+to+Pound-Drever-Hall+laser+frequency+stabilization.">An introduction to Pound-Drever-Hall laser frequency stabilization.</a> Am. J. Phys. 69 (1), 79-87 (2001).</li><li>Shaddock, D. A., Gray, M. B., McClelland, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+locking+a+laser+to+an+optical+cavity+by+use+of+spatial+mode+interference.">Frequency locking a laser to an optical cavity by use of spatial mode interference.</a> Opt. Lett. 24, 1499-1501 (1999).</li><li>Corwin, K. L., Lu, Z. T., Hand, C. F., Epstein, R. J., Wieman, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency-stabilized+diode+laser+with+the+Zeeman+shift+in+an+atomic+vapor.">Frequency-stabilized diode laser with the Zeeman shift in an atomic vapor.</a> Appl. Opt. 37 (15), 3295-3298 (1998).</li><li>Schmidt, O., Knaak, K. -. M., Mesche de Wynands, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cesium+saturation+spectroscopy+revisited:+How+to+reverse+peaks+and+observe+narrow+resonances.">Cesium saturation spectroscopy revisited: How to reverse peaks and observe narrow resonances.</a> Appl. Phys. B. 59, 167-178 (1994).</li><li>Robins, N. P., Slagmolen, B. J. J., Shaddock, D. A., Close, J. D., Gray, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interferometric,+modulation-free+laser+stabilization.">Interferometric, modulation-free laser stabilization.</a> Opt. Lett. 27, 1905-1907 (2002).</li><li>Budker, D., Kimball, D. F., Demille, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Atomic Phyisics. , (2004).</li><li>Foot, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+Physics.">Atomic Physics.</a> , (2005).</li><li>Haus, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electronic Noise and Qunatum Optical Measurements. , (2000).</li><li>Okoshi, T., Kikuchi, K., Nakayama, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+method+for+high+resolution+measurement+of+laser+output+spectrum.">Novel method for high resolution measurement of laser output spectrum.</a> Electronics Lett. 16 (16), 630-631 (1980).</li><li>Ludvigsen, H., Tossavainen, M., Kaivola, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+linewidth+measurements+using+self-homodyne+detection+with+short+delay.">Laser linewidth measurements using self-homodyne detection with short delay.</a> Opt. Commun. 155, 180-186 (1998).</li><li>Optics Hecht, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> , (2002).</li><li>Arnold, A. S., Wilson, J. S., Boshier, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+extended-cavity+diode+laser.">A simple extended-cavity diode laser.</a> Rev. Sci. Instrum. 69, 1236 (1998).</li><li>Loh, H., Lin, Y., Teper, I., Cetina, M., Simon, J., Thompson, J. K., Vuletic, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+grating+parameters+on+the+linewidths+of+external-cavity+diode+lasers.">Influence of grating parameters on the linewidths of external-cavity diode lasers.</a> Appl. Opt. 45 (36), 9191-9197 (2006).</li><li>Rao, G. N., Reddy, M. N., Hecht, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+hyperfine+structure+studies+using+temperature/current+tuning+of+diode+lasers:+An+undergraduate+experiment.">Atomic hyperfine structure studies using temperature/current tuning of diode lasers: An undergraduate experiment.</a> Am. J. Phys. 66 (8), 702-712 (1998).</li><li>Sane, S. S., Bennetts, S., Debs, J. E., Kuhn, C. C. N., McDonald, G. D., Altin, P. A., Close, J. D., Robins, N. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=11W+narrow+linewidth+laser+source+at+780+nm+for+laser+cooling+and+manipulation+of+Rubidium.">11W narrow linewidth laser source at 780 nm for laser cooling and manipulation of Rubidium.</a> Opt. Express. 20, 8915-8919 (2012).</li><li>Koechner, 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> Solid-State Laser Engineering. , (1999).</li><li>Saliba, S. D., Scholten, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Linewidths+below+100+kHz+with+externalcavity+diode+lasers.">Linewidths below 100 kHz with externalcavity diode lasers.</a> Appl. Opt. 48 (36), 6961-6966 (2009).</li></ol>

יש המחברים אין לחשוף. האזכורים של מוצרים וחברות ספציפיים לצורך ההבהרה בלבד ואינם מהווה המלצה המחברים.

פרסום זה הראה כיצד לעבור מECDL מפורק באמצעות נעילת היישור ותדירות כדי לייצר מדידת linewidth הלייזר. התכנון המכני והעיצוב של מוצרי האלקטרוניקה כגון servos מח&quot;ש, דיודה נהגים ובקרי טמפרטורה מדי מתמחים שיידונו כאן, אבל כבר דנו באופן מקיף בפרסומי הפניה 1,3,5. למרות ECDL של דיודה הפכו מצרך במעבדות אטומיות פיסיקה, מינים ומעברים שממציאים אלה יכולים להגיע מוגבל. התקדמות רבה נעשתה בהרחבת טווח אורכי הגל מדיודות לייזר המבוסס אולם כרגע פערים רבים להישאר במיוחד בUV. מגבלות כוחה של מערכות ECDL ממשיכות להגביל את היישומים שלהם. דיודות מצב יחידה חשופות נעות בכוח מμWatts לשל mWatts 100 של. בנוסף, ניתן להוסיף מגברים מחודדים למערכת ECDL להגדיל את סך כוח לייזר המצב היחידעד לרמה ואט. אם סמכויות מצב יחידה גדולות בהרבה מואט או אורכי גל אחרים נדרשות ארכיטקטורות לייזר חלופיות נדרשות. אלה כוללים לייזרי סיבים 26, לייזרים של מצב מוצק 27 כגון לייזרי TiSaph או שהם עשויים להסתמך על המרת תדר ליניארית מעבד 27 כגון לייזרי ראמאן, ערבוב ארבעה גלים, דור תדירות הסכום, או מתנד פרמטרים אופטי. פרסום זה מתמקד במנגנון נעילה שתלויה בתא אדים אטומי. עבור יישומים רבים בפיסיקה אטומית תא אדי זכוכית פשוט, כפי שנדונו כאן, ייתכן שלא יהיה זמין, הוא כזה במקרה של מינים כמו Yb. טכניקות רבות אחרות להשגת דגימת התייחסות עם מגוון רחב של מינים הוכחו כגון, קורות חמות אטומיות, נורות פריקה, תאי גז חיץ, תאי יוד, ותאים מקרטעות. עיצוב מערכת לייזר זה מוגבל מטבעו לlinewidths של 30 ≈ kHz 28 ובדרך כלל קרוב יותר ל100 קילוהרץ. אם היישום דורש טכניקות ייצוב צרות linewidth אחרות או לייזר חלופי עיצובי 26 הנדרשים. בכל פעם שעובד עם מערכות אופטיות, ניקיון הוא בעל החשיבות עליונה. זה תרגול טוב, כאשר ראשון שהוצגו ולטיפול באופטיקה כי כפפות להשתפשף כדי למנוע נגיעה במשטח האופטי בטעות. אם אופטי שרוט זה לא אמור להיות בשימוש במערכת לייזר. ברוב המקרים אופטיקה עם טביעות אצבע או אבק ניתן לנקות עם אצטון או באוויר דחוס, בהתאמה. כל פגם במשטח אופטי יכול ויציג הפסד ופוטנציאל רעש למערכת. mounts אופטיקה צריך להיות קבוע לספסל אופטיקה בכל העת וצריך להיות נעול בחוזקה כלפי מטה פעם אחת במקום. כאשר יישור אופטיקה כגון waveplates ומפצלי קרן קיטוב, להבטיח את האור הוא אירוע קרוב בניצב למשטח האופטי תוך avoiding השתקפויות בחזרה לליזר. כזווית אירוע חורג מ90 ° ההתנהגות של אלמנטים אופטיים אלה הופך להיות יותר ויותר מלהיות אידיאליים. כדי למזער את הסטייה ולמקסם את הקורות צמצם מספריות תמיד צריך לנסוע דרך המרכז של עדשות ולהיות נורמלי לעדשה. לעומת זאת, תא אדים צריך להיות ממוקם בזווית קלה לקורה האירוע כדי למנוע תופעות etalon. מסיבה זו תאי אדים רבים מיוצרים עם היבטי סוף nonparallel. הלייזרים משמשים כאן הם 3B כיתה. יש גם השתקפויות תועות הפוטנציאל לנזק לעיניים. עבודה עם לייזרים מסוג זה צריכה להתבצע רק על ידי צוות מיומן שמכיר את הסכנות של לייזרים. יש ללבוש משקפי בטיחות לייזר בכל העת. אף פעם לא מסתכל ישירות במורד השביל של לייזר בשום צורה ליישור אופטי ולטפל בפרט, כדי למנוע יצירת השתקפויות specular מסוכנות מרכיבים אופטיים. תמיד חיובי לסיים USI קווי קורהng מזבלה קורה.

מדידה והמניפולציה של המצב הקוונטי של האטומים היא בלב של פיסיקה אטומית ודורשת את היכולת לטפל במעברים ספציפיים בין מצבים אלקטרוניים אטומיים. לדוגמא לשקול רובידיום, אטום אלקלי בשימוש טיפוסי והרבה. הנה, את אורך הגל של אור צימוד הקרקע והמדינה אלקטרונית נרגשת הראשון הוא ~ 780 ננומטר (384 THz) והחיים מתרגשים המדינה בשל פליטה ספונטנית הוא ~ 26 NSEC נותן linewidth קליטתם של 6 מגה הרץ 4. לפיכך, מקור אור עם יציבות תדירות של לפחות חלק אחד ב108 נדרש להתייחס המעבר הזה באופן מהימן. לפני הפיתוח של ECDLs, לייזרי צבע ולייזרי טיטניום ספיר שימש בדרך כלל לפיסיקה אטומית. אלו הן מערכות גדולות, יקרות ומורכבות המציעות רווח אופטי על פני רוחב פס גדול ולכן יכול להיות מכוונת לחפיפת מעבר אטומי. הפוטנציאל להחליף מדיה רווח אלה עם wi זול, פשוט דיודת לייזר מהונדסתה bandgap אורך הגל הרצוי התאמה הוכר בתחילת 1980s 1,2. פשוט, קל לבנות עיצובים אשר להשיג 100 linewidths קילוהרץ הובנו היטב ומקום משותף בתחילת 1990 3,5,6. תצורות שונות ועיצובים כבר הוכיחו כל אחד עם יתרונות וחסרונות. כנראה התצורות הנפוצות ביותר הן 9 תצורות Littrow 3,5,7,8 וליטמן. דיון זה מתמקד הפשוט, תצורת Littrow שמוצגת באיור 1 א. מספר מנגנוני כוונון משמשים בו זמנית על מנת להשיג דיוק גבוה בתדר הלייזר. ראשית, נדרש דיודה עם רווח מספיק bandgap הפקה באורך הגל הרצוי בטמפרטורת הפעלה השגה. דיודת הלייזר הטיפוסית תהיה רווח על פני כמה ננומטרים (THz). שנית, עקיפה רעיוני הצורם היא הזווית מכוונת כדי לספק משוב אופטי לתוך דיודה ברצויהאורך גל. בהתאם לסבכה, דיודה, העדשה מתמקדת בשימוש ויישורם, הצורם יבחר טווח תדרים של בדרך כלל 50-100 GHz. הלייזר יהיה להתנדנד באורך גל תהודה עם החלל החיצוני לייזר (בין הפן האחורי דיודה והצורמת). כוונון אורך החלל הזה על פני אורך גל מאפשר הלייזר כדי להיות מכוון על פני מגוון חופשי רפאים (ג / (2 ליטר)) סביב פסגת הרווח צורמת כאשר c, הוא מהירות האור ו-L, הוא אורך החלל, בדרך כלל - 1 5 סנטימטר (FSR 3-15 GHz). כאשר שני מצבי החלל הם אורך גל דומה מגל משוב השיא צורם הלייזר יכול לרוץ מרובה. כמצב חלל נדנוד מכוון רחוק יותר מהשיא הרווח מאשר במצב השכנים הופ מצב רצון הלייזר המגבילה את טווח הכוונון. התנהגותם של מצבי החלל ביחס למצב הצורם שניתן לראות באיור 3. טווח הכוונון חופשי הופ המצב הוא מדד ביצועי מפתח עבור ECDL. בו זמנית על ידי כוונון הזווית צורמת ואורך החלל שאפשר לכוון באופן רציף על פני הרבה טווחי רפאים חופשיים ללא מצב הכשות, מה שהופך את איתור ונעילה לתכונות ספקטרליות הרבה יותר קל 8. כוונון אלקטרוני של אורך הנתיב האופטי של החלל לנעילה יכול להיות מושגת על ידי שילוב של כוונון הזווית / מיקום הצורם באמצעות מפעיל piezo (איור 1 א) (רוחב פס סריקה ~ 1 kHz) וכוונון דיודה הנוכחית שבעיקר מודולציה השבירה מדד של דיודה (≥ רוחב פס סריקת קילוהרץ 100). באמצעות דיודות לייזר ולא נגד השתקפויות (AR) שבבי רווח מצופים למדיום הרווח מוסיף סיבוך נוסף של הוספת תגובת החלל הפנימית דיודת לייזר אשר עשוי להיות טווח ספקטרום חופשי טיפוסי של 100-200 GHz. במקרה זה החלל חייב להיות מכוון כדי להתאים את התגובה מהצורמת הטמפרטורה. שימוש בדיודת לייזר ולא שבב רווח AR מצופה יהיה להפחית באופן דרמטי לא בחינם הופ המצבמגוון uning אלא אם יש אמצעי לסינכרוני מנגינה הנוכחית דיודה או טמפרטורה. לבסוף, כדי להשיג linewidth טובה יותר מתשומת לב קפדנית 100 קילוהרץ יש לשלם כדי לחסל מקורות רעש אחרים. זה דורש תכנון מכאני מדוקדק של mounts כדי למזער רעידות אקוסטיות, ייצוב טמפרטורת רמת ח&quot;כ, RMS יציבות נוכחית של דיודה ברמת ≤ 30 Na וכוונון קפדני של הרווח של כל נעילת לולאות 10. בחירת האלקטרוניקה המתאימה ליישום היא חשובה בדיוק כמו עיצוב הלייזר ואופטיקה. ניתן למצוא רשימה של בקרי דיודה ומפרטים בטבלה 1. ברגע שlasing היציב הושג, את הדרישה הבאה היא לנעול את תדר הלייזר להתייחסות כגון מעבר אטומי, חלל אופטי או לייזר אחר. פעולה זו מסירה את ההשפעות של סחף איטי כגון תנודות טמפרטורה קטנות, בעצם ביטול רעש לתדרים עםברוחב הפס של נעילת הלולאה. יש מספר עצום של נעילת טכניקות שפותחו לקבלת אות שגיאה, מתאימה כל אחת למערכת ייחוס מסוימת. ניתן להשיג אות שגיאה לשלב נעילת שני לייזרים על ידי ערבוב של שני הלייזרים על מפצל קרן. אולם בק&quot;ג-Drever 11 או 12 נעילת הטיה יכולה לשמש לנעילה לחלל. כדי לנעול לשורה אטומית קליטת 13 DAVLL או ספקטרוסקופיה קליטה רוויה 3,14 בשילוב עם אפנון הנוכחי 10, זימן אפנון 10, או 15 נעילת הטיה עשוי לשמש. הנעילה של ECDL למעבר רובידיום באמצעות אפנון זימן של קליטה רוויה בתא אדים שיתואר כאן. אם קרן בעצימות נמוכה עוברת דרך תא אדי רובידיום בטמפרטורת חדר ואת התדירות מכוונת בקרבת המעבר האטומי ננומטר 780 מספר דופלר הרחיב תכונות ספיגה רחב ~-500MHzיקויימו ולא linewidth הטבעית ברוחב 6 MHz (ניתן למצוא חישובים עבור linewidths הטבעי ודופלר ברגל 16). אם, לעומת זאת, קרן זו באה לידי ביטוי בסגנון רטרו, את המסירה השנייה תהיה פחות קליטה על תהודה כמו אטומים עם מהירות אורך אפס כבר מתרגש באופן חלקי על ידי לעבור את הראשון 17. תדרים אחרים ייקלטו על ידי אוכלוסיות מהירות שונות בכל מעבר, ולכן קליטה לא תהיה רוויה. ניתן להשיג בדרך זו תכונת הולכה לכאורה מעולף על קליטת דופלר הרחיב במעברים ברוחב כ linewidth הטבעית. זה מספק התייחסות תדירות מוחלטת חדה לנעול ל. תדירות המעבר האטומי עשויה להיות מווסתת באמצעות אפקט זימן על ידי מיזוג צבעי עוצמת שדה מגנטי בתא ההתייחסות. שדה מגנטי הומוגנית מתאים עשוי להיות מופק באמצעות התקנת סולנואיד כפי שמוצג באיור 5. אופן אלקטרוני ערבובצורת הגל מאופנן עם שידור הקליטה הרווי מייצרת אות שגיאה שיכול לשמש כדי להתאים הנוכחי דיודה ומשולבת כדי להתאים את מתח piezo. לכן, הלייזר יכול להיות נעול למעבר ללא צורך לווסת את תדר הלייזר. Linewidth של ECDL נמדדת בדרך כלל על ידי הפרעת שני לייזרי תדר נעול מאותו הסוג במפצל קרן 18. תדירות הפעימה בין הלייזרים נמדדה אז באמצעות דיודת אור מהירה ומנתח ספקטרום ה-RF. ספקטרום הרעש מעבר לרוחב פס נעילת הלולאה אז מצויד ויגט (פיתול של גאוס ולורנץ) פרופיל. הרעש מהלייזרים השונים להוסיף בנצב. במקרה של שני לייזרים שווי ערך זה נותן linewidth מצויד של √ (2) פעמים linewidth לייזר אחת. אם לייזר זמין עם linewidth ידועה קטנה יותר באופן משמעותי מזו הצפויה מECDL והיא נמצאת בטווח הכוונון של ECDL, אז זה יכול להיות בשימוש במקום. שיטה נוספת המשמשת בדרך כלל למדידת linewidth היא הטכניקה המאוחרת עצמי המקלט הישיר 19,20 שבו חלק מהקורה נשלח לאורך קו עיכוב אופטי כגון סיבים ולאחר מכן מעורבבת במפצל קרן עם הלייזר. טכניקה זו מסתמכת על העיכוב להיות ארוך יותר מאורך הקוהרנטיות של הלייזר מתחת למדידה. זה עובד היטב עבור לייזרים רועשים אבל לליזר 100 linewidth קילוהרץ אורך קוהרנטיות הוא בסביבות 3 קילומטר, שמתחיל להיות לא מעשי. לחלופין, מעבר אטומי בתא קליטה רווי או חלל פברי פרו-יכול לשמש כדי לספק ייחוס תדר למדידת linewidth הלייזר. במערכת זו תדר הלייזר יצטרך לשבת בחלק ליניארי של אתר קליטה רוויה או תהודה פברי פרו-ולא אפשר לסרוק בתדר. על ידי מדידת רעש האות על דיודה תמונה וידיעת linewidth התהודה, ניתן למצוא הרעש בתדר. הגבול התחתון של liמדידת newidth מוגבלת לאחר מכן על ידי השיפוע של התהודה השידור. נוכחותם של מצבי lasing סדר גבוהים יותר עשויה להיבדק על ידי התבוננות ברעש בעוצמה בתדר של טווח הספקטרום בחינם באמצעות מנתח ספקטרום RF או באמצעות סריקה פברי פרו-או מנתח ספקטרום אופטי עם רזולוציה טובה יותר מאשר הרפאים בחינם מגוון ECDL. טווח הכוונון הגס ניתן למדוד על ידי מדידת הכוח כפונקציה של אורך גל (באמצעות wavemeter, monochromator, או מנתח ספקטרום אופטי) ואילו כוונון הלייזר על פני גבולותיה באמצעות צורם. טווח הכוונון החופשי הופ המצב נמדד בדרך כלל באמצעות חלל פברי פרו-סריקה בי הופ מצב יכולה להיות מזוהה כקפיצה רציפה בתדר.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="870">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="94" rowspan="3" style="height:94px;width:253px;">Laser Diode 
			(Rubidium, 780nm)</td>
			<td rowspan="3" style="width:181px;">Roithner</td>
			<td rowspan="3" style="width:195px;">ADL-78901TX</td>
			<td rowspan="3" style="width:241px;">Various wavelengths, powers, case sizes and AR coatings are available (Thor Labs, Eagle Yard Photonics, Rothnier)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="53">
		</tr>
		<tr height="61">
			<td height="61" style="height:61px;width:253px;">Diffraction Grating 
			(Rubidium, 780nm)</td>
			<td style="width:181px;">Newport</td>
			<td><a href="http://search.newport.com/?q=*&amp;x2=sku&amp;q2=05HG1800-500-1">05HG1800-500-1&#160;</a></td>
			<td style="width:241px;">Holographic or rullered 
			&#160;(Optional blazing) 
			(Thor Labs, Newport)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Viewing Card</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td>VRC5</td>
			<td style="width:241px;">Infared viewing card</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:253px;">Diode&#160; Lens</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td>C330TME-B</td>
			<td>Coated for 780 nm</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:253px;">Glass Wedge</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td>PS814</td>
			<td>10 &#176; wedge</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">1/2 Waveplate</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td>WPH10M-780</td>
			<td style="width:241px;">780 nm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">1/4 Waveplate</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td>WPQ10M-780</td>
			<td style="width:241px;">780 nm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Rotation mounts</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td style="width:195px;">RSP1C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">PBS</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td style="width:195px;">PBS252</td>
			<td style="width:241px;">780 nm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Isolator</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td style="width:195px;">IO-5-780-HP</td>
			<td style="width:241px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Vapor Cell</td>
			<td style="width:181px;">Thor Labs</td>
			<td><a href="http://www.thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=GC25075-RB">GC25075-RB</a></td>
			<td>Rubidium&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Photo Detector</td>
			<td style="width:181px;">Moglabs</td>
			<td>PDD-001-400-1100-&#955;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Scope</td>
			<td style="width:181px;">Tektronix</td>
			<td style="width:195px;">TDS1001B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="78">
			<td height="78" style="height:78px;width:253px;">Wavemeter</td>
			<td style="width:181px;">Yokogawa</td>
			<td style="width:195px;">AQ-6515A</td>
			<td style="width:241px;">We use an optical spectrum analyzer but a cheaper wavemeter would also be sufficient</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Electronic spectrum analyzer</td>
			<td style="width:181px;">Agilent</td>
			<td style="width:195px;">E4411B</td>
			<td style="width:241px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">&#160;IR Viewer</td>
			<td style="width:181px;">FJW Optical Systems Inc</td>
			<td>84499A-5</td>
			<td style="width:241px;">Infared viewer</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

construction and characterization of external cavity diode lasers for atomic physics

מאז הפיתוח שלהם בסוף 1980s, הזול, אמינים לייזרים חיצוניים דיודה החלל (ECDLs) החליפו צבע מסורתי מורכב ויקר ולייזרי טיטניום ספיר כליזר סוס העבודה של מעבדות פיסיקה אטומיות 1,2. צדדיות שלהם והשימוש פורה ברחבי פיסיקה אטומית ביישומים כגון ספקטרוסקופיה קליטה ולייזר קירור 1,2 עושה את זה הכרחי עבור תלמידים נכנסים כדי להשיג הבנה מעשית איתנה של לייזרים אלה. פרסום זה מתבסס על עבודת הזרע על ידי Wieman 3, עדכון רכיבים, ומתן הדרכה וידאו. אפיון התקנה, נעילת תדר וביצועים של ECDL יתואר. דיון בבחירת רכיבים והרכבה נכונה של שני דיודות ושבכות, הגורמים המשפיעים על בחירת מצב בתוך החלל, יישור נכון על משוב אופטימלי חיצוני, התקנה אופטית למדידות רגישות תדר גס ועדין, סקירה קצרה של locki הלייזרטכניקות ng, ומדידות linewidth הלייזר כלולות.

ישנם 5 שלבים עיקריים מעורבים ביישור, נעילת תדר ואפיון linewidth של ECDL. אלה הם: קבלת משוב מהסורג ומשתמש בזה כדי להגדיר את תדירות ECDL הגסה נמדדה על wavemeter, התבוננות קליטת לייזר בתא ההתייחסות, צפייה המעבר האטומי עם רזולוציה סביב linewidth הטבעית בהתקנת ספקטרוסקופיה קליטה רוויה, קבלת אות שגיאה סביב המעבר הרצוי ונעילה אליו, ולבסוף התבוננות פתק הקצב של שני לייזרים ומדידת linewidth הלייזר. שלב הראשון הושלם בהצלחה, די חסר חשיבות, כאשר אורך הגל כמו לקרוא על wavemeter המתאים למעבר האטומי של עניין. כאשר מנסים להשיג קליטה בתא ההתייחסות, בתפרחת ניתן לראות לאורך נתיב הקרן בתא עם צופה IR כאשר המעבר הוא פגע. אם ECDL היא סורק את התא יהבהב. אות קליטה רוויה עלולה להיות קשה לזהות whe<html> n יישור ראשון, כי קווי ההולכה עשויים להיות קטנים מאוד בהשוואה לשיא ספיגה דופלר. כאשר פסגות, בדומה לאלה המוצגים באיור 4 ניתן לראות, מערכת הקליטה רוויה הוא עובד כמו שצריך. על ידי התאמת הפרמטרים בשלב סריקה ויש לקבל את אות שגיאה דומה לזה שמוצג באיור 4. על מנת למדוד את linewidth ECDL יש צורך לקבל אות פעימה בין שתי קורות. כקורות להיות חופפות יותר ויותר גל סינוס יתחיל להופיע, כפי שניתן לראות בהיקף מגלאי צילום. שמור על יישור עד הניגוד בין צמתים ואנטי צמתים הוא הגדול ביותר. כאשר האות הכה לאחר מכן עברה דרך מנתח ספקטרום אלקטרוני אות דומה איור 6 יש לראות. Linewidth הלייזר ניתן למדוד מהאיתותים. התקנת אופטיקה המלאה ניתן לראות באיור 1. <img alt="&lt;/ Html">&quot;איור 1&quot; עבור: תוכן width = &quot;5in&quot; עבור: src = /&gt; &quot;/ files/ftp_upload/51184/51184fig1highres.jpg&quot; = &quot;/ files/ftp_upload/51184/51184fig1.jpg&quot; src .. איור 1 התקנת אופטיקה שלמה זו היא דוגמא להתקנה אופטית שלמה למערכת ECDL דנה:. זה מציג את תצורת Littrow של ECDL. אחוז, בדרך כלל 20-30%, האירוע הקורה על הצורם הוא שנשבר חזרה לדיודה. זווית העקיפה וזווית השתקפות שווה. הצורם הוא רכוב על במה כוונון אשר משתמשת piezo כדי לשלוט על הזווית צורמת B:. אלומת הפלט מדיודת הלייזר היא אירוע על הצורם בזווית θ לצו ה 0 המשקף הנחה והעקיף כדי st 1 שנשלח בחזרה לאורך נתיב קרן אירוע. אורך הגל של האור שנשבר ניתן על ידי λ = חטא 2 ד (θ) בתצורת Littrow C:. מיקום, וכיוון של האופטי הואolator להפחית משוב לא רצוי לדיודת לייזר D:. אלומת הפלט מתיבת הלייזר עוברת דרך waveplate λ / 2 ו-PBS ומיושרת לwavemeter. הכוח בקורות משתקפות ומועברות יכול להיות מותאם על ידי החלפה של waveplate E:. שורת הקרן המשמשת לניסוי. קו זה יכיל את רוב כוחו של הלייזר F:. לעבור את קורה התייחסות או מעל עוצמת הרוויה באמצעות PBS, λ / 4 waveplate, תא גז התייחסות, ורטרו לשקף אותו בחזרה על PBS. חשוב ששתי קורות גם חפפו לקבל ספקטרוסקופיה הרוויה נאותה. Waveplate יבטיח את הקיטוב של אור על קורה רטרו משתקף יהיה מסובב 90 ° מן הקורה האירוע שמאפשר לו לצאת מהיציאה השנייה של מפצל הקרן. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51184/51184fig1highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה במתאר לעצמי גדול יותר</a>דואר. <img alt="איור 2" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/51184/51184fig2highres.jpg" width="200" /> איור 2. מעגל הגנת דיודות לייזר. מעגל הגנת דוגמא לזרם דיודת לייזר. צורת C 1 מעגל RC בסיסי R 1 ויסננו את הרעשים בתדר גבוהים. D 1 ו-D 2 הם שוטקי ודיודות זנר, בהתאמה. דיודה שוטקי, שבו יש זמן תגובה מהיר, היא במקום כדי להגן מפני מתח הפוך, ודיודת הזנר, שבו יש זמן תגובה איטי יותר, נועדה לאפשר נוכחית לעבור אם מעל למתח הפעלה המרבי דיודות לייזר, ובכך להימנע נזק לדיודת הלייזר. ערכים אופייניים עבור הרכיבים יהיו R 1 = 1 Ω, C mF 1 = 1, D = 1 30 V, D ו &#39;2 = 6 הערכים שנבחרו לR1 ו C1 יגביל את רוחב פס האפנון הנוכחי של דיודה. זה עשוי להיות פחות מאידיאלי אם אות שגיאה היא להיות מיוצרת באמצעות אפנון הנוכחי במקום אפנון זימן לדיון. <img alt="איור 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51184/51184fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51184/51184fig3.jpg" /> מצבי איור 3 מתחרה בECDL ירוק:... רוחב קו של סדר סריג עקיפה ≈ 50 GHz בהתאם הצורם מוצק אדום: מצב החלל הפנימי של דיודת לייזר עם קו רוחב 10 ≈ MHz וטווח ספקטרום חופשי ≈ 80 GHz . מקף אדום: החלל הפנימי של דיודה המצופה נגד השתקפויות. דיודות אלו יהיו רוחב קו בטווח ננומטר הכחול:. מצבי חלל חיצוניים עם רוחב קו של 500 ≈ קילוהרץ וטווח ספקטרום חופשי של 5 ≈ GHz. מחלל חיצוני באורך 3 סנטימטר. התאמת הזווית צורמת תעבור מרכז העקומה וsi הירוקים<html> multaneously לשנות את אורך החלל החיצוני בתור הסטת העקומה הכחולה גם כן. התאמה הנוכחית דיודה והטמפרטורה תעבור עקומות האדומות. <img alt="איור 4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51184/51184fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51184/51184fig4.jpg" /> .. איור 4 ספקטרוסקופיה קליטה רוויות ואות שגיאה מקבילה לרובידיום 87 התחתון Curve:. פסגות קליטה רוויות בשיא ספיגה הרחב הרבה יותר דופלר נוצר מספקטרוסקופיה בחינם דופלר. עקומה עליונה: אות שגיאה למערכת הקליטה רוויה המקבילה. התוויות מעל אות השגיאה מתאימות למעבר האטומי (F → F &#39;). jpg &quot;/&gt; איור 5. זימן סליל. סליל כרוך סביב תא אדי רובידיום משמש באפנון זימן. <img alt="איור 6" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51184/51184fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51184/51184fig6.jpg" /> איור 6. Linewidth לייזר. איתותים נרכשו ממנתח ספקטרום של פתק הקצב שהוקם על ידי שני לייזרים דומים. מהדמות, יש לו את הקצב בתדירות של 206.24 MHz וlinewidth של MHz 0.3 עם זמן אינטגרציה של 20 msec. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="635" style=";text-align:right;direction:rtl"><colgroup><col /><col /><col /></colgroup><tbody><tr height="24"><td height="24" style="height:24px;width:237px;"> בקרה שוטפת </td><td style="width:123px;"> רכס </td><td style="width:275px;"> רעש </td></tr><tr height="21"><td heighסגנון t = &quot;21&quot; = &quot;גובה: 21px;&quot;&gt; מעבדות ת&#39;ור: </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> LDC200CV </td><td> 0-20 mA </td><td> &lt;1 μA (10 הרץ -10 MHz) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> LDC201CU </td><td> 0-100 mA </td><td> &lt;0.2 μA (10 הרץ -10 MHz) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> LDC202C </td><td> 0-200 mA </td><td> &lt;1.5 μA (10 הרץ -1 MHz) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> LDC205C </td><td> 0-500 mA </td><td> &lt;3 μA (10 הרץ -1 MHz) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> Moglabs: </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> DLC-202 </td><td> 0-200 mA </td><td> &lt;300 רשות / √ Hz </td></tr><tr height="21"><td height="21" style= &quot;גובה: 21px;&quot;&gt; DLC-252 </td><td> 0-250 mA </td><td> &lt;300 רשות / √ Hz </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> DLC-502 </td><td> 0-500 mA </td><td> &lt;300 רשות / √ Hz </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> מערכות מחקר של סטנפורד: </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> LDC500 </td><td> 0-100 mA </td><td> &lt;RMS 0.9 μA (10 הרץ -1 MHz) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> LDC501 </td><td> 0-500 mA </td><td> &lt;RMS 4.5 μA (10 הרץ -1 MHz) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> TOPTICA: </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> DCC 110/100 </td><td> 0-100 mA </td><td> 200 NA RMS (5 MHz Hz-1) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> DCC 110/500 </td><td> 0-500 mA </td><td> RMS 1 μA (5 MHz Hz-1) </td></tr><tr height="24"><td height="24" style="height:24px;"> בקרי טמפרטורה </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> מעבדות ת&#39;ור: </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> TED200C </td><td> -45 ל145 ° C </td><td> ± 2 ח&quot;כ </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> Moglabs: </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> DLC-202 </td><td> -40 50 ° C </td><td> ± 5 ח&quot;כ </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> DLC-252 </td><td> -40 50 ° C </td><td> ± 5 ח&quot;כ </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> DLC-502 </td><td> -40 50 ° C </td><td> ± 5 ח&quot;כ </td> &lt;/ Tr&gt; <tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> מערכות מחקר של סטנפורד: </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> LDC500 </td><td> -55 150 ° C </td><td> ± 2 ח&quot;כ </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> LDC501 </td><td> -55 150 ° C </td><td> ± 2 ח&quot;כ </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> TOPTICA: </td><td></td><td></td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> DTC 110 </td><td> 0-50 ° C </td><td> ± 2 ח&quot;כ </td></tr></tbody></table> טבלת 1. דיודה נוכחית ובקרי טמפרטורה. הנוכחיים וטמפרטורת בקרי דיודה של חברות שונות עם הטווחים שלהם ורמות רעש.

Watch this Scientific Journal Video about Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics at JoVE.com

Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics

זה נייר הדרכה להנחות את הבנייה ואבחון של לייזרים חיצוניים דיודה החלל (ECDLs), כולל בחירת רכיבים ויישור אופטי, כמו גם את היסודות של מדידות ספקטרוסקופיה התייחסות התדירות וlinewidth הלייזר עבור יישומים בתחום הפיזיקה אטומית.

בנייה ואפיון חיצוני לייזרי חלל דיודה לפיסיקה אטומית

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and ...

construction-characterization-external-cavity-diode-lasers-for-atomic

Research

JoVE Journal

Engineering

27.5K Views.  The Australian National University.  זה נייר הדרכה להנחות את הבנייה ואבחון של לייזרים חיצוניים דיודה החלל (ECDLs), כולל בחירת רכיבים ויישור אופטי, כמו גם את היסודות של מדידות ספקטרוסקופיה התייחסות התדירות וlinewidth הלייזר עבור יישומים בתחום הפיזיקה אטומית. 

Video: Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics

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).

ייצור ואפיון של מנחי גלים פוטוניים Crystal להאט את האור וחללים

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 ...

Construction of a High Resolution Microscope with Conventional and Holographic Optical Trapping Capabilities

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular organelles 2,3, as well as for high spatial and temporal resolution readout of their position relative to the center of the trap. The system described herein has one such "traditional" trap operating at 980 nm. It additionally provides a second optical trapping system that uses a commercially available holographic package to simultaneously create and manipulate complex trapping patterns in the field of view of the microscope 4,5 at a wavelength of 1,064 nm. The combination of the two systems allows for the manipulation of multiple refractive objects at the same time while simultaneously conducting high speed and high resolution measurements of motion and force production at nanometer and piconewton scale.

The system described herein employs a traditional optical trap as well as an independent holographic optical trapping line, capable of creating and manipulating multiple traps. This allows for the creation of complex geometric arrangements of refractive particles while also permitting simultaneous high-speed, high-resolution measurements of the activity of biological enzymes.

בנייה של מיקרוסקופ ברזולוציה גבוה עם יכולות קונבנציונליות והשמנה אופטיות הולוגרפי

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular ...

Sputter Growth and Characterization of Metamagnetic B2-ordered FeRh Epilayers

Chemically ordered alloys are useful in a variety of magnetic nanotechnologies. They are most conveniently prepared at an industrial scale using sputtering techniques. Here we describe a method for preparing epitaxial thin films of B2-ordered FeRh by sputter deposition onto single crystal MgO substrates. Deposition at a slow rate onto a heated substrate allows time for the adatoms to both settle into a lattice with a well-defined epitaxial relationship with the substrate and also to find their proper places in the Fe and Rh sublattices of the B2 structure. The structure is conveniently characterized with X-ray reflectometry and diffraction and can be visualised directly using transmission electron micrograph cross-sections. B2-ordered FeRh exhibits an unusual metamagnetic phase transition: the ground state is antiferromagnetic but the alloy transforms into a ferromagnet on heating with a typical transition temperature of about 380 K. This is accompanied by a 1% volume expansion of the unit cell: isotropic in bulk, but laterally clamped in an epilayer. The presence of the antiferromagnetic ground state and the associated first order phase transition is very sensitive to the correct equiatomic stoichiometry and proper B2 ordering, and so is a convenient means to demonstrate the quality of the layers that can be deposited with this approach. We also give some examples of the various techniques by which the change in phase can be detected.

A method to prepare epitaxial layers of ordered alloys by sputtering is described. The B2-ordered FeRh compound is used as an example, as it displays a metamagnetic transition that depends sensitively on the degree of chemical order and the exact composition of the alloy.

גמגום צמיחה ואפיון של epilayers FeRh הורה B2 Metamagnetic

Chemically ordered alloys are useful in a variety of magnetic nanotechnologies. They are most conveniently prepared at an industrial scale using ...

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement is used. Here we operate a Nd:YAG laser at a frequency of 10 Hz at the fundamental wavelength of 1,064 nm. The 14 nsec pulses with anenergy of 190 mJ/pulse are focused to a 50 &#181;m spot size to generate a plasma from optical breakdown or laser ablation in air. The microplasma is imaged onto the entrance slit of a 0.6 m spectrometer, and spectra are recorded using an 1,800 grooves/mm grating an intensified linear diode array and optical multichannel analyzer (OMA) or an ICCD. Of interest are Stark-broadened atomic lines of the hydrogen Balmer series to infer electron density. We also elaborate on temperature measurements from diatomic emission spectra of aluminum monoxide (AlO), carbon (C2), cyanogen (CN), and titanium monoxide (TiO).
The experimental procedures include wavelength and sensitivity calibrations. Analysis of the recorded molecular spectra is accomplished by the fitting of data with tabulated line strengths. Furthermore, Monte-Carlo type simulations are performed to estimate the error margins. Time-resolved measurements are essential for the transient plasma commonly encountered in LIBS.

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Time-resolved atomic and diatomic molecular species are measured using LIBS. The spectra are collected at various time delays following the generation of optical breakdown plasma with Nd:YAG laser radiation&#160;and are analyzed to infer electron density and temperature.

מדידה וניתוח של מימן אטומי והמולקולרי דו האטומי ALO, C<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, וההתפלגות מושרה הלייזר הבא TIO הספקטרום אופטית

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement ...

Characterization of Recombination Effects in a Liquid Ionization Chamber Used for the Dosimetry of a Radiosurgical Accelerator

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via stereotactic radiotherapy where positioning accuracy allows delivering very high doses per fraction in a small volume of the patient. Dosimetric measurements on medical accelerators are conventionally realized using air-filled ionization chambers. However, in small beams these are subject to nonnegligible perturbation effects. This study focuses on liquid ionization chambers, which offer advantages in terms of spatial resolution and low fluence perturbation. Ion recombination effects are investigated for the microLion detector (PTW) used with the Cyberknife system (Accuray). The method consists of performing a series of water tank measurements at different source-surface distances, and applying corrections to the liquid detector readings based on simultaneous gaseous detector measurements. This approach facilitates isolating the recombination effects arising from the high density of the liquid sensitive medium and obtaining correction factors to apply to the detector readings. The main difficulty resides in achieving a sufficient level of accuracy in the setup to be able to detect small changes in the chamber response.

A growing number of radiation therapy devices offer the advantage of delivering the dose through very small beams to the tumor, allowing for increased conformity and higher doses per fraction. Many different detectors can be used for the dosimetry of these small fields. In the present study, the effect of ion recombination is investigated for a liquid ionization chamber using a stereotactic radiation therapy system.

אפיון השפעות רקומבינציה בנוזלי יינון קאמרי משמש לdosimetry של מאיץ radiosurgical

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via ...

Writing and Low-Temperature Characterization of Oxide Nanostructures

Oxide nanoelectronics is a rapidly growing field which seeks to develop novel materials with multifunctional behavior at nanoscale dimensions. Oxide interfaces exhibit a wide range of properties that can be controlled include conduction, piezoelectric behavior, ferromagnetism, superconductivity and nonlinear optical properties. Recently, methods for controlling these properties at extreme nanoscale dimensions have been discovered and developed. Here are described explicit step-by-step procedures for creating LaAlO3/SrTiO3 nanostructures using a reversible conductive atomic force microscopy technique. The processing steps for creating electrical contacts to the LaAlO3/SrTiO3 interface are first described. Conductive nanostructures are created by applying voltages to a conductive atomic force microscope tip and locally switching the LaAlO3/SrTiO3 interface to a conductive state. A versatile nanolithography toolkit has been developed expressly for the purpose of controlling the atomic force microscope (AFM) tip path and voltage. Then, these nanostructures are placed in a cryostat and transport measurements are performed. The procedures described here should be useful to others wishing to conduct research in oxide nanoelectronics.

Oxide nanostructures provide new opportunities for science and technology. The interfacial conductivity between LaAlO3 and SrTiO3 can be controlled with near-atomic precision using a conductive atomic force microscopy technique. The protocol for creating and measuring conductive nanostructures at LaAlO3/SrTiO3 interfaces is demonstrated.

כתיבה ואפיון טמפרטורה הנמוכה של ננו Oxide

Oxide nanoelectronics is a rapidly growing field which seeks to develop novel materials with multifunctional behavior at nanoscale dimensions.  Oxide ...

Electrochemical Etching and Characterization of Sharp Field Emission Points for Electron Impact Ionization

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. The results of studies in which the etching current and the molarity of the NaOH solution used in the etching process were varied are presented. The investigation of the geometry of the tips, by imaging them with a scanning electron microscope, and by operating them in field emission mode is also described. The field emission tips produced are intended to be used as an electron beam source for ion production via electron impact ionization of background gas or vapor in Penning trap mass spectrometry applications.

A method for electrochemically etching field emission tips is presented. Etching parameters are characterized and the operation of the tips in field emission mode is investigated.

אלקטרוכימי תחריט ואפיון של נקודות שדה פליטה שארפ עבור יינון אלקטרונים

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. ...

Resonance Fluorescence of an InGaAs Quantum Dot in a Planar Cavity Using Orthogonal Excitation and Detection

The ability to perform simultaneous resonant excitation and fluorescence detection is important for quantum optical measurements of quantum dots (QDs). Resonant excitation without fluorescence detection &#8211; for example, a differential transmission measurement &#8211; can determine some properties of the emitting system, but does not allow applications or measurements based on the emitted photons. For example, the measurement of photon correlations, observation of the Mollow triplet, and realization of single photon sources all require collection of the fluorescence. Incoherent excitation with fluorescence detection &#8211; for example, above band-gap excitation &#8211; can be used to create single photon sources, but the disturbance of the environment due to the excitation reduces the indistinguishability of the photons. Single photon sources based on QDs will have to be resonantly excited to have high photon indistinguishability, and simultaneous collection of the photons will be necessary to make use of them. We demonstrate a method to resonantly excite a single QD embedded in a planar cavity by coupling the excitation beam into this cavity from the cleaved face of the sample while collecting the fluorescence along the sample&#39;s surface normal direction. By carefully matching the excitation beam to the waveguide mode of the cavity, the excitation light can couple into the cavity and interact with the QD. The scattered photons can couple to the Fabry-Perot mode of the cavity and escape in the surface normal direction. This method allows complete freedom in the detection polarization, but the excitation polarization is restricted by the propagation direction of the excitation beam. The fluorescence from the wetting layer provides a guide to align the collection path with respect to the excitation beam. The orthogonality of the excitation and detection modes enables resonant excitation of a single QD with negligible laser scattering background.

Resonant excitation of a single self-assembled quantum dot can be achieved using an excitation mode orthogonal to the fluorescence collection mode. We demonstrate a method using the waveguide and Fabry-Perot modes of a planar microcavity surrounding the quantum dots. The method allows complete freedom in the detection polarization.

קרינה פלואורסצנטית תהודה של נקודה InGaAs קוונטית בחלל מישורי באמצעות עירור אורתוגונלית וזיהוי

The ability to perform simultaneous resonant excitation and fluorescence detection is important for quantum optical measurements of quantum dots (QDs). ...

Construction and Operation of a Light-driven Gold Nanorod Rotary Motor System

The possibility to generate and measure rotation and torque at the nanoscale is of fundamental interest to the study and application of biological and artificial nanomotors and may provide new routes towards single cell analysis, studies of non-equilibrium thermodynamics, and mechanical actuation of nanoscale systems. A facile way to drive rotation is to use focused circularly polarized laser light in optical tweezers. Using this approach, metallic nanoparticles can be operated as highly efficient scattering-driven rotary motors spinning at unprecedented rotation frequencies in water.
In this protocol, we outline the construction and operation of circularly-polarized optical tweezers for nanoparticle rotation and describe the instrumentation needed for recording the Brownian dynamics and Rayleigh scattering of the trapped particle. The rotational motion and the scattering spectra provides independent information on the properties of the nanoparticle and its immediate environment. The experimental platform has proven useful as a nanoscopic gauge of viscosity and local temperature, for tracking morphological changes of nanorods and molecular coatings, and as a transducer and probe of photothermal and thermodynamic processes.

Plasmonic gold nanorods can be trapped in liquids and rotated at kHz frequencies using circularly-polarized optical tweezers. Introducing tools for Brownian dynamics analysis and light scatteringspectroscopy leads to a powerful system for research and application in numerous fields of science.

הקמה ותפעול של מערכת מנוע מונחה אור רוטרי Nanorod זהב

The possibility to generate and measure rotation and torque at the nanoscale is of fundamental interest to the study and application of biological and ...

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.

פיתוח שיטה עבור מדעי החלל ללא מגע מכשירים ספקטרוסקופיים הדיאלקטרי של הנייר תאית

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