This work was supported by the Japan Science and Technology Agency (JST) through the Strategic Innovation Program. KPN acknowledges support from a grant-in-aid for scientific research (Grant no. 15H05462) from the Japan Society for the Promotion of Science (JSPS).

זהירות: יש להרכיב משקפי בטיחות בהחלט להימנע מחשיפה ישירה מנורת UV וכל הלייזרים כולל ליזר femtosecond. תלבש חליפה חדר נקי וכפפות כדי למנוע זיהום. השלך כל זבל סיבים כראוי בתיבת האשפה המיועדת. 1. הכנת nanofiber <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש חשפנית ציפוי סיבים להפשיט את הז&#39;קט הפולימר של הסיב האופטי במצב היחיד למשך פרק 5 מ&quot;מ בשני מקומות מופרדים 200 מ&quot;מ. נקה את שני החלקים הפשיטו מכנית באמצעות cleanroom לנגב טבול מתנול. טובל את הסיב בין שני החלקים האלה הפשיטו אצטון. חכה במשך 10 - 15 דקות עד ז&#39;קט של הסיבים להתפרק. קח את הסיב מ אצטון מנקה את החלק הפשיט כולו באמצעות cleanroom לנגב טבול מתנול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הסיבים הפשיטו על שני השלבים של ציוד ייצור nanofiber האופטי (ONME) לפברק את nanofiber. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את הלייזר החללית לתוך הסיב ולנטר את transmission באמצעות פוטודיודה ולהקליט את העברת נתונים במחשב באמצעות כרטיס ADC. הפעל את זרימת הגז באמצעות תוכנת ONME ולהצית את האש. טענת את הפרמטר מראש אופטימיזציה בתוכנת ONME עבור הייצור של סיבים מחודדים עם קוטר מותנים של 500 ננומטר ולהתחיל את תהליך הייצור. הערה: ONME הוא מכשיר זמין מסחרי, שנועד לפברק סיבים אופטיים מחודדים באמצעות טכניקה חומה למשוך סטנדרטית. היא משתמשת חמצן-מימן להבה לחום הסיב בשני שלבים ממונעים למשוך הסיב. את זרימת הגז ואת התנועות בשלב נשלטות על ידי תוכנת מחשב. הפרמטרים אופטימיזציה מראש ניתן לקבל מהספק, על פי בקשה מיוחדת. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הייצור, לתפוס את הסיבים המחודדים לבעל nanofiber באמצעות אפוקסי UV לריפוי. מכסים את בעל nanofiber באמצעות המכסה העליון עם צלחת זכוכית (המוצג איור 1 א). שים את המדגם בתוך קופסא נקיה ולהעביר אל לה femtosecondיחידת ייצור ser. </li></ol> 2. ייצור לייזר Femtosecond <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערך של התקנת הייצור <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שם צלחת זכוכית על הספסל ייצור בגובה של 15 מ&quot;מ. מקרינים הלייזר femtosecond למשך 5 שניות על הדופק אנרגיה של 1 MJ. זהה את לייזר femtosecond המושרה אבלציה מהדור אור לבן, ואת המראה של דפוס אבלציה כקו-נזק על צלחת זכוכית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על התהליך על ידי שינוי הגובה של צלחת הזכוכית באמצעות X-שלב ספסל הייצור. עבור כל ייצור, לתרגם את Y-שלב ספסל הייצור ב -1 מ&quot;מ על מנת להפוך את הייצור בעמדה חדשה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצא את הגובה עבור הקו אבלציה החזק. בעמדה זו, לכוונן את זווית ההטיה ואת המיקום של אחת המראות מתקפלים כדי למקסם את אבלציה. כמו כן, בסדר לכוון את ההטיה של X-שלב הספסל ייצור על מנת למקסם את אבלציה. הערה: את זווית ההטיה של המראה מתקפל הוא מכוון using כפתורי הכוונון בעל מראה kinematic ואת המיקום של המראה הוא מכוון ידי מתרגם את במת Z שעליו הוא מותקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר אופטימיזציה, לסמן את המיקום של הקו אבלציה על תוכנת מצלמת CCD ולהסיר את צלחת הזכוכית. הערה: תוכנת שליטה על מצלמת CCD מאפשר לכידת תמונה וסימני ציור על התמונה שצולמה. הוא גם מאפשר לשמור את הנתונים של התמונה שצולמה ואת הסימונים. מאז X-שלב ספסל הייצור אין במצב ייחוס מוחלט, תמונת CCD משמשת כהפנית התפקיד של ציר ה- X. הרזולוציה של התמונה CCD הוא 10 מיקרומטר לפיקסל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש -coater פלטינום (Pt), מעיל צלחת זכוכית עבור 60 s להפקיד רובד 25 ננומטר של Pt על צלחת זכוכית. תמונה התבנית אבלציה על צלחת זכוכית באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM). אם תבנית אבלציה תערוכות מבנה תקופתי עם תקופה של 350 ננומטר (דפוס פרינג פרעות הצפוי) אז אלignment הוא מותאם. אחר לחזור על התהליך (משלב 2.1.1 - 2.1.4) עבור אנרגיות דופקות נמוכות (עד 300 μJ) עד להצגת תבנית אבלציה תקופתית נתפסת. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המצאה של חלל apodized PHC <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את הסיבים המחודדים על הספסל ייצור כ במקביל לקו אבלציה מסומן על מצלמת CCD. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שלח ליזר בדיקה (כוח = 1 mW) דרך הסיבים המחודדים ולבחון את הפיזור מן הסיבים המחודדים על מצלמת CCD. חלק הפיזור החזק תואם את אזור nanofiber בשל קוטר subwavelength שלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תרגם את במת Z של ספסל הייצור כדי למרכז את nanofiber למיקום קו אבלציה מסומן על מצלמת CCD. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כבה את ליזר הבדיקה מקרין את ליזר femtosecond עם אנרגית דופק מינימום (&lt;10 μJ). תרגום Y-שלב כדי לכסות את nanofiber עם קרן לייזר femtosecond. החפיפה מזוהה על ידי הארת nanofiber, observed על מצלמת CCD. הערה: nanofiber מיושר עכשיו ביחס קרן לייזר femtosecond לאורך Y ו- Z ציר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על מנת ליישר את nanofiber לאורך ציר ה- X, לתרגם את הבמה X חפיפה לתפקיד nanofiber למיקום קו אבלציה מסומן על מצלמת CCD. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תרגם את הבמה Y על מנת למקסם את החפיפה של nanofiber עם לייזר femtosecond. שים את ההשתקפות של שתי ההזמנות הראשונות מן nanofiber (מופיע כשני כתמים בהירים על צלחת הזכוכית של המכסה העליון). שים לב לתנועת כתמי השתקפות אלה תוך תרגום שלבית Y הלוך ושוב. הערה: אם כתמים אלה לנוע לעבר צד אחד ואז nanofiber אינו מקביל לקו אבלציה. במקרה זה, לסובב את הבמה הרוטציה להפוך את ההקבלה nanofiber לקו אבלציה. כאשר הם מקבילים, כתמי ההשתקפות יופיעו כהבזק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר ביצוע ההקבלה nanofiber לקו אבלציה, לתרגם את הבמה Y-מנת למקסם אתחפיפה בין קורה nanofiber ליזר femtosecond, על ידי מדידת הכח של ליזר femtosecond מפוזר לתוך מצבי מודרך nanofiber באמצעות פוטודיודה בסוף הסיבים המחודדים. לאחר מיקסום חפיפה, לסובב את הבמה סיבוב לזווית של ייצור θ = 0.5 מעלות. הערה: לקבלת חפיפה מקסימלית בין קרן הלייזר femtosecond ו nanofiber, ניתן היה לצפות את כוחו של אור לייזר femtosecond מפוזרים לתוך מצבי מודרך nanofiber להיות מוגדל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חסום את לייזר femtosecond עם מד הכוח להגדיר את האנרגיה הדופק ל -0.27 MJ. שינוי הגדרות לייזר femtosecond למצב הקרנה יחיד ירה. הערה: במצב זה, רק דופק יחיד נוצר כאשר אש המתג נלחץ, אחרת אין פלט ליזר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את מד הכוח מנתיב קרן לייזר ואש דופק לייזר femtosecond יחיד. זה משלים את תהליך הייצור. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Fabricatiעל של חלל PHC-induced פגם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את היישור של ההתקנה על ידי התבוננות אבלציה על צלחת זכוכית כמתואר בסעיף 2.1. לאחר מציאת הגובה עבור קו אבלציה החזק, הכנס חוט נחושת 0.5 מ&quot;מ במרכז של קרן הליזר רק לפני מסכת השלב. החוט נחושת צריך להיות לאורך ציר ה- Y (בניצב לקו אבלציה). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את דפוס אבלציה על צלחת זכוכית בעת שינוי המיקום של חוטי נחושת לאורך ציר-Z. תקן את עמדת חוטי הנחושת כאשר דפוס אבלציה מציג פער יחיד במרכז הקו אבלציה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר יישור, בצע את ייצור לייזר femtosecond על nanofiber בעקבות הנוהל המפורט בסעיף 2.2. עבור ייצור זה, לקבוע את זווית פברוק θ = 0 מעלות. </li></ol></li></ol> אפיון 3. הדוגמות המפוברקות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידת תכונות אופטיות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את seזָכָר עבור מדידות אופטיות כמוצג באיור 1b. הפעל את מקור אור הפס הרחב לתוך הסיב המחודד ולמדוד את ספקטרום השידור והשתקפות לפני ואחרי הייצור באמצעות מנתח הספקטרום. לאחר ייצור, ספקטרום השידור יציג stopband מתאים התהודה בראג של המדגם המפוברק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סובב את המשוטים של מקטב מוטבעות סיבים כדי לבחור את הקיטוב ולקחת את ספקטרום לשני מאונך polarizations X-Pol ו- Y-Pol. הערה: עבור X-Pol (הקיטוב לאורך-מכתשי ננו) את stopband יהיה כחולה העביר 21 (לכיוון אורך הגל הקצר יותר) ואת הפיזור מן nanofiber יהיה חזק יותר. אז, בחר את הקיטובים ע&quot;י הסתכלות הקשת ואת מצלמת CCD. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור אחד הקיטובים, לקחת את ספקטרום השידור על ידי מתיחת הסיבים המחודדים באמצעות PZT (שמוצג באיור 1b). קח את הספקטרום על ידי יםtretching הסיב המחודד בצעדים של 2 מיקרומטר עד אורך המתיחה מקסימלית של 20 מיקרומטר (מוגבל בטווח סריקת PZT). שים לב כי תהודת בראג תהיה העביר אדום (כלפי אורך הגל הארוך יותר) על ידי מתיחת הסיבים המחודדים. מן הספקטרום הללו, לחשב את המשמרת של התהודה בראג, ליחידת מתיחת אורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפתרון מצבי החלל ומדידת שידור החלל המוחלט, השתמש מקור הליזר CW מתכונן. הפעל את הליזר לתוך הסיב המחודד ולנטר את התמסורת בטכנולוגיית פוטודיודה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את אורך הגל לייזר עד קצה אדום בצד של stopband עבור Y-Pol ולהשתמש מקטב מוטבעות סיבים כדי למזער את השידור. בדרך זו, רכיב X-Pol מודחק ורק-Pol Y מסומן. קבע את אורך גל ליזר נוסף מתוך הקצה-פס אדום בצד ולהקליט את השידור תוך מתיחת הסיבים הדקיקים מקופסא 0 - 20 מיקרומטר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על המדידה על ידי שינוי wavel לייזרength אל צד כחול בצעדים של 0.3 ננומטר עד stopband כולו מכוסה. מנתונים אלו, לשחזר את כל הקשת באמצעות הנתונים למשמרת התהודה ליחידת מתיחת אורך נמדדת בשלב 3.1.3. הערה: עבור מדגם טיפוסי, stopband (התהודה בראג) יחד עם משמרות מצבי חלל על ידי 2 ננומטר ידי מתיחת הסיבים המחודדים ב -20 מיקרומטר בטווח הספקטרום החופשי הטיפוסי עבור מצבי החלל הם בין 0.05 - 0.5 ננומטר. עבור אורך גל נתון של הליזר קלט אפשר למדוד לפחות 3 - 4 מצבי חלל על ידי מתיחת הסיבים המחודדים. המרווח התדיר בין המצבים הוא להסיק מהנתונים למשמרת התהודה ליחידת מתיחת אורך נמדדת בשלב 3.1.3. חזרה על המדידה על ידי שינוי אורך גל לייזר בצעדים של 0.3 ננומטר, לפחות 2 - 3 מצבים חלל ברציפות מחדש נמדד מדידות עוקבות. אפשר לשחזר את כל הספקטרום ידי שכיסה את העברת נתונים עבור מדידות עוקבות תוך מחצלתעמדת צ&#39;ינג של מצבי החלל נמדד מחדש. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עכשיו למדוד את הספקטרום עבור הקיטוב האחר באמצעות הליך דומה כאמור צעדי 3.1.5 ו 3.1.5.1. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הדמיה המדגם מפוברק <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את המדגם מפוברק על צלחת מתכת 2 סנטימטר ולתקן את שני קצוות של הסיבים המחודדים לצלחת המתכת באמצעות UV אפוקסי לריפוי. ודא שצד ההקרנה של מדגם הפרצופים את לוחית המתכת כך שצד הצל ניתן הדמיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש-coater Pt כדי לצפות את המדגם עבור 30 s ו להפקיד רובד של Pt עם עובי של כ -10 ננומטר. מניחים את המדגם לתוך SEM. קח את תמונת SEM מדגם בכל 0.1 מ&quot;מ על האזור המפוברק כולו. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Painter, O. J., 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=Two-Dimensional+Photonic+Band-Gap+Defect+Mode+Laser.">Two-Dimensional Photonic Band-Gap Defect Mode Laser.</a> Science. 284, 1819-1821 (1999).</li><li>Loncar, M., Scherer, A., Qiu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photonic+crystal+laser+sources+for+chemical+detection.">Photonic crystal laser sources for chemical detection.</a> Appl. Phys. Lett. 82, 4648 (2003).</li><li>Tanabe, T., Notomi, M., Mitsugi, S., Shinya, A., Kuramochi, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All-optical+switches+on+a+silicon+chip+realized+using+photonic+crystal+nanocavities.">All-optical switches on a silicon chip realized using photonic crystal nanocavities.</a> Appl. Phys. Lett. 87, 151112 (2005).</li><li>Yoshie, T., 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=Vacuum+Rabi+splitting+with+a+single+quantum+dot+in+a+photonic+crystal+nanocavity.">Vacuum Rabi splitting with a single quantum dot in a photonic crystal nanocavity.</a> Nature. 432, 200-203 (2004).</li><li>Akimov, A. V., 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=Generation+of+single+optical+plasmons+in+metallic+nanowires+coupled+to+quantum+dots.">Generation of single optical plasmons in metallic nanowires coupled to quantum dots.</a> Nature. 450, 402-406 (2007).</li><li>Noginov, M. A., 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=Demonstration+of+a+spaser-based+nanolaser.">Demonstration of a spaser-based nanolaser.</a> Nature. 460, 1110-1112 (2009).</li><li>Zhang, X. Y., Zhang, T., Hu, A., Song, Y. J., Duley, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controllable+plasmonic+antennas+with+ultra+narrow+bandwidth+based+on+silver+nano-flags.">Controllable plasmonic antennas with ultra narrow bandwidth based on silver nano-flags.</a> Appl. Phys. Lett. 101, 153118 (2012).</li><li>Tong, L., Zi, F., Guo, X., Lou, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+microfibers+and+nanofibers:+A+tutorial.">Optical microfibers and nanofibers: A tutorial.</a> Opt. Comm. 285, 4641-4647 (2012).</li><li>Morrissey, M. J., 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=Spectroscopy,+manipulation+and+trapping+of+neutral+atoms,+molecules,+and+other+particles+using+optical+nanofibers:+A+review.">Spectroscopy, manipulation and trapping of neutral atoms, molecules, and other particles using optical nanofibers: A review.</a> Sensors. 13, 10449-10481 (2013).</li><li>Kien, F. L., Dutta Gupta, S., Balykin, V. I., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneous+emission+of+a+cesium+atom+near+a+nanofiber:+Efficient+coupling+of+light+to+guided+modes.">Spontaneous emission of a cesium atom near a nanofiber: Efficient coupling of light to guided modes.</a> Phys. Rev. A. 72, 032509 (2005).</li><li>Nayak, K. P., Melentiev, P. N., Morinaga, M., Kien, F. L., Balykin, V. I., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+nanofiber+as+an+efficient+tool+for+manipulating+and+probing+atomic+fluorescence.">Optical nanofiber as an efficient tool for manipulating and probing atomic fluorescence.</a> Opt. Express. 15, 5431-5438 (2007).</li><li>Nayak, K. P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+atoms+on+an+optical+nanofiber.">Single atoms on an optical nanofiber.</a> New J. Phys. 10, 053003 (2008).</li><li>Nayak, K. P., Kien, F. L., Morinaga, M., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antibunching+and+bunching+of+photons+in+resonance+fluorescence+from+a+few+atoms+into+guided+modes+of+an+optical+nanofiber.">Antibunching and bunching of photons in resonance fluorescence from a few atoms into guided modes of an optical nanofiber.</a> Phys. Rev. A. 79, 021801 (2009).</li><li>Yalla, R., Nayak, K. P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+photon+measurements+from+single+quantum+dots+on+an+optical+nanofiber.">Fluorescence photon measurements from single quantum dots on an optical nanofiber.</a> Opt. Express. 20, 2932-2941 (2012).</li><li>Yalla, R., Kien, F. L., Morinaga, M., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+Channeling+of+Fluorescence+Photons+from+Single+Quantum+Dots+into+Guided+Modes+of+Optical+Nanofiber.">Efficient Channeling of Fluorescence Photons from Single Quantum Dots into Guided Modes of Optical Nanofiber.</a> Phys. Rev. Lett. 109, 063602 (2012).</li><li>Kien, F. L., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cavity-enhanced+channeling+of+emission+from+an+atom+into+a+nanofiber.">Cavity-enhanced channeling of emission from an atom into a nanofiber.</a> Phys. Rev. A. 80, 053826 (2009).</li><li>Kato, S., Aoki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strong+coupling+between+a+trapped+single+atom+and+an+all-fiber+cavity.">Strong coupling between a trapped single atom and an all-fiber cavity.</a> Phys. Rev. Lett. 115, 093603 (2015).</li><li>Hoffman, J. E., 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=Ultrahigh+transmission+optical+nanofibers.">Ultrahigh transmission optical nanofibers.</a> AIP Advances. 4, 067124 (2014).</li><li>Nayak, K. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cavity+formation+on+an+optical+nanofiber+using+focused+ion+beam+milling+technique.">Cavity formation on an optical nanofiber using focused ion beam milling technique.</a> Opt. Express. 19, 14040-14050 (2011).</li><li>Kien, F. L., Nayak, K. P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanofibers+with+Bragg+gratings+from+equidistant+holes.">Nanofibers with Bragg gratings from equidistant holes.</a> J. Modern Opt. 59, 274-286 (2012).</li><li>Nayak, K. P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photonic+crystal+formation+on+optical+nanofibers+using+femtosecond+laser+ablation+technique.">Photonic crystal formation on optical nanofibers using femtosecond laser ablation technique.</a> Opt. Express. 21, 2480-2490 (2013).</li><li>Nayak, K. P., Zhang, P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+nanofiber-based+photonic+crystal+cavity.">Optical nanofiber-based photonic crystal cavity.</a> Opt. Lett. 39, 232-235 (2014).</li><li>Becker, M., 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=Fiber+Bragg+grating+inscription+combining+DUV+sub-picosecond+laser+pulses+and+two-beam+interferometry.">Fiber Bragg grating inscription combining DUV sub-picosecond laser pulses and two-beam interferometry.</a> Opt. Express. 16, 19169-19178 (2008).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

ההשפעה של עידוש nanofiber ממלאת תפקיד חשוב טכניקת הייצור, ובכך ליצור מכתשי ננו על פני השטח בצל nanofiber (שמוצג באיור 2). ההשפעה של עידוש nanofiber גם הופכת את תהליך הייצור חזק כדי אי יציבות מכאנית בכל בכיוון הרוחבי (ציר Y). יתר על כן, בשל הקרנה חד נורה, הוא אי היציבות לאורך צי?...

כליאה חזקה של אור במכשירי nanophotonic פתחה אופקים חדשים במדע אופטי. טכנולוגיות nanofabrication מודרניות אפשרו ייצור של 1-D ו 2-D פוטוניים קריסטל (PHC) חורים בתור לקוחות פוטנציאליים חדשים ב lasing 1, חישת 2 ויישומי מיתוג אופטיים 3. יתר על כן, אינטראקציה אור-משנה חזקה חללים PHC אלה פתחה אפיקים חדשים למדע מידע קוונטי 4. מלבד עששת PHC, nanocavities plasmonic הראה גם 5 תחזיות מבטיחות, 6, 7. עם זאת, התממשקות חללים כאלה לרשת תקשורת מבוססת סיבים עדיין מהווה אתגר. בשנים האחרונות, סיב אופטי במצב יחיד מחודד עם קוטר subwavelength, המכונה nanofiber האופטי, התפתח כהתקן nanophotonic מבטיח. בשל חזקכליאה רוחבית של השדה מודרך nanofiber ואת היכולת ליצור אינטראקציה עם המדיום שמסביב, nanofiber מותאם נרחבת וחקר ליישומי nanophotonic שונים 8. חוץ מזה, הוא גם נחקר בחום ויושם מניפולציה הקוונטי של אור וחומר 9. צימוד יעיל של פליטה מ קרינת קוונטים כמו, אטומי ליזר מקורר יחידים / מעטי נקודות קוונטיות יחידות, לתוך מצבי מודרך nanofiber נחקר והפגין 10, 11, 12, 13, 14, 15. האינטראקציה אור-משנה על nanofiber ניתן לשפר באופן משמעותי על ידי יישום מבנה חלל PHC על nanofiber 16, 17. היתרון העיקרי עבור such מערכת היא סיב-ב-קו הטכנולוגיה אשר ניתן לשלב בקלות לרשת תקשורת. העברת אור של 99.95% דרך nanofiber המחודדת הודגמה 18. עם זאת, משמעות הדבר ששידור nanofiber רגיש מאוד אבק וזיהום. לכן, ייצור של מבנה PHC על nanofiber באמצעות טכניקת nanofabrication קונבנציונלית אינו פורה מאוד. למרות ייצור חלל על nanofiber באמצעות אלומת יונים ממוקדת (FIB) טחינה הודגם 19, 20, האיכות האופטית השחזור הוא לא גבוה. בפרוטוקול הווידאו הזאת, אנו מציגים טכניקה 21 הוכיחו לאחרונה, 22 לפברק חללים PHC על nanofiber באמצעות אבלציה לייזר femtosecond. הבדיות מבוצעות על ידי יצירת תבנית ההתאבכות שני-קרן הלייזר femtosecond על nanofiber ו irradiating דופק לייזר femtosecond יחיד. ההשפעה של עידוש nanofiber ממלאת תפקיד חשוב ביכולת המימוש של טכניקות כגון, יצירת מכתשים אבלציה על פני השטח בצל nanofiber. עבור מדגם טיפוסי, מכתשים-ננו תקופתיים עם תקופה של 350 ננומטר עם קוטר משתנה בהדרגה מ 50 - 250 ננומטר לאורך של 1 מ&quot;מ מיוצרים על nanofiber עם קוטר כ -450 - 550 ננומטר. ננו-מכתשים תקופתיים על nanofiber, לשמש PHC 1-D. כמו כן, אנו מציגים שיטה לשלוט הפרופיל של מערך ננו-המכתש לפברק apodized ו-induced פגמו חללי PHC על nanofiber. היבט מרכזי של nanofabrication כזה הוא ההמצאה האופטית הכל, כך איכות אופטית גבוהה יכולה להישמר. יתר על כן, הייצור נעשה על ידי ההקרנה של רק דופק ליזר femtosecond אחת, מה שהופך את חיסון הטכניקה אי יציבות מכאנית ופגמי ייצור אחרים. כמו כן זה מאפשר in-house ייצור של ננו PHCחלל סיבים כך ההסתברות של זיהום ניתן למזער. פרוטוקול זה נועד לעזור לאחרים ליישם ולהתאים לסוג חדש זה של טכניקת nanofabrication. איור 1 א מציג את תרשים סכמטי של ההתקנה ייצור. הפרטים של הליכי ההתקנה ויישור ייצור נדונים 21, 22. ליזר femtosecond עם 400 אורך גל מרכז ננומטר רוחב הפולס 120 FS הוא אירוע על מסכת שלב. מסכת השלב מפצלת את קרן ליזר femtosecond ב ל 0 ו ± 1 הזמנות. זינוק קרן משמש כדי לחסום את הקורה 0 מסדר. המראות מתקפלות באופן סימטרי ולשלב מחדש את ± 1 הזמנות במיקום nanofiber, ליצור תבנית התאבכות. ההגשה של מסכת השלב היא 700 ננומטר, ולכן תבנית ההתאבכות יש מגרש (Λ G) של 350 ננומטר. העדשה הגלילית מתמקדת קרן ליזר femtosecond לאורך nanofiber. גודל הקרן פני (ציר Y)ולאורך (Z ציר) את nanofiber הוא 60 מיקרומטר ו -5.6 מ&quot;מ, בהתאמה. הסיבים המחודדים הוא רכוב על בעל מצויד הינע פייזו (PZT) עבור מתיחת הסיבים. כיסוי עליון עם צלחת זכוכית משמש כדי להגן על nanofiber מפני אבק. הבעל עם הסיבים המחודדים הוא קבוע על ספסל ייצור מאובזר עם תרגום (XYZ) וסיבוב (θ) בשלבים. Θ שלבית מאפשר סיבוב של המדגם nanofiber ב מטוס- YZ. The X-שלב יכול גם לשלוט על זוויות הטיה יחד XY- ו XZ-המטוס. מצלמת CCD הוא ממוקם במרחק של 20 ס&quot;מ מן nanofiber ו בזווית של 45 מעלות במישור-XY לפקח על המיקום nanofiber. כל הניסויים מבוצעים בתוך תא נקי מצויד HEPA (מעצר חלקיקי יעילות גבוהה) מסנן כדי להשיג תנאים ללא אבק. אבק ללא תנאי הכרחי כדי לשמור על העברת nanofiber. איור 1ב מציג את סכימטי של המדידות האופטיות. במהלך ייצור, התכונות האופטיות מנוטרות בקצרה בעזרת השקה (טווח אורכי גל: 700 - 900 ננומטר) פס רחב מקור אור מצמיד סיבים לתוך הסיב המחודד ומדידת הספקטרום של משודר והשתקפות האור באמצעות נתח ספקטרום ברזולוציה גבוהה. מקור ליזר CW מתכונן משמש כדי לפתור את מצבי החלל כראוי וכדי למדוד את הולכת החלל המוחלטת. אנו מציגים פרוטוקול עבור ייצור ואפיון. באזור הפרוטוקול חולק לשלושה סעיפים קטנים, הכנת nanofiber, ייצור ליזר femtosecond ואפיון של הדגימות המפוברקות.

<table><tbody><tr><td>Femtosecond Laser</td><td>Coherent Inc.</td><td>Libra HE</td><td></td></tr><tr><td>Phase Mask</td><td>Ibsen Photonics</td><td>Custom Made</td><td></td></tr><tr><td>Optial Nanofiber Manufacturing Equipment&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>Ishihara Sangyo</td><td>ONME</td><td></td></tr><tr><td>ADC Card</td><td>PicoTech</td><td>ADC-24</td><td></td></tr><tr><td>Single mode fiber</td><td>Fujikura</td><td>FutureGuide-SM</td><td></td></tr><tr><td>Broadband source</td><td>NKT Photonics</td><td>SuperK EXTREME</td><td></td></tr><tr><td>CW Tunable Laser</td><td>Coherent Inc.</td><td>MBR-110</td><td></td></tr><tr><td>Spectrum analyser (Transmission spectrum)</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>Nicolet 8700</td><td></td></tr><tr><td>Spectrum analyser (Reflection spectrum)</td><td>Ocean Optics</td><td>QE65000</td><td></td></tr><tr><td>CCD Camera</td><td>Thorlabs</td><td>DCC1545M</td><td></td></tr><tr><td>Power Meter</td><td>Thorlabs</td><td>D3MM</td><td></td></tr><tr><td>Pt-Coater</td><td>Vacuum Device Inc.</td><td>MSP-1S</td><td></td></tr><tr><td>Scanning Electron Microscope</td><td>Keyence</td><td>VE-9800</td><td></td></tr><tr><td>UV Curable Epoxy</td><td>NTT-AT</td><td>AT8105</td><td></td></tr><tr><td>Photodiode</td><td>ThorLabs</td><td>PDA 36A-EC</td><td></td></tr><tr><td>Clean room wipe</td><td>TExWipe</td><td>TX-404</td><td></td></tr><tr><td>Fiber coating stripper</td><td>NTT-AT</td><td>Fiber nippers 250 &amp;mu;m&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Cover glass</td><td>Matsunami Glass IND,LTD</td><td>NEO micro cover glass 0.12-0.17 mm&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>PZT</td><td>NOLIAC</td><td>NAC 2011-H20</td><td></td></tr><tr><td>Cylindrical lens stage</td><td>NewPort</td><td>M-481-A&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Y,Z stages</td><td>Chuo Precision Industrial Co., LTD.</td><td>LD-149-C7</td><td></td></tr><tr><td>Rotation stage</td><td>SIGMA KOKI</td><td>KSPB-1026MH</td><td></td></tr><tr><td>Z-stage(1), Z-stage(2)</td><td>NewPort</td><td>M-460P&amp;nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

fabrication of 1-d photonic crystal cavity on a nanofiber using femtosecond laser-induced ablation

אנו מציגים פרוטוקול עבור בודה 1-D פוטוניים קריסטל (PHC) חללים על סיבים אופטיים מחודדות בקוטר subwavelength, nanofibers אופטי, באמצעות אבלציה לייזר המושרה femtosecond. אנו מראים כי אלפי מכתשי ננו תקופתי מיוצרים על nanofiber אופטי על ידי הקרנת רק עם דופק לייזר femtosecond יחיד. עבור מדגם טיפוסי, מכתשים-ננו תקופתיים עם תקופה של 350 ננומטר עם קוטר משתנה בהדרגה מ 50 - 250 ננומטר לאורך של 1 מ&quot;מ מיוצרים על nanofiber עם קוטר כ -450 - 550 ננומטר. היבט מרכזי של nanofabrication כזו היא כי nanofiber עצמו פועל כעדשה גלילי וממקדת קרן לייזר femtosecond על משטח הצל שלה. יתר על כן, ייצור יחיד ירה עושה את זה חסין מפני אי יציבות מכאנית ופגמי ייצור אחרים. ננו-מכתשים תקופתיים על nanofiber, לשמש PHC 1-D ולאפשר השתקפות חזקה בפס רחב תוך שמירה על השידור הגבוה מתוך stopband. כמו כן, אנו מציגים שיטה לשלוט הפרופיל של מערך ננו-המכתש לפברק apodized ו-induced פגמו חללי PHC על nanofiber. הכליאה החזקה של השדה, הן רוחבית אורך ורוחב, בתוך חללי PHC מבוסס nanofiber ואת האינטגרציה היעילה לרשתות הסיבים, עשויה לפתוח אפשרויות חדשות עבור יישומי nanophotonic ומדע מידע קוונטי.

תרשים 2 מציג את תמונת SEM של קטע אופייני של מדגם nanofiber המפוברק. זה מראה כי מכתשי ננו תקופתיים נוצרים בצד הצל של nanofiber, עם מחזוריות של 350 ננומטר המתאים היטב את תבנית ההתאבכות. ההבלעה מציגה את התצוגה המוגדלת של המדגם. הצורה-מכתשי ננו היא כמעט מעגלי...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation at JoVE.com

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

אנו מציגים פרוטוקול עבור בודה חללים גבישים פוטוניים 1-D על סיבי סיליקה בקוטר subwavelength (nanofibers אופטי) באמצעות אבלציה לייזר המושרה femtosecond.

המצאה של 1-D פוטוניים Crystal חלל על nanofiber שימוש Femtosecond אבלציה לייזר המושרה

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

fabrication-1-d-photonic-crystal-cavity-on-nanofiber-using

Research

JoVE Journal

Engineering

9.7K Views.  University of Electro-Communications.  אנו מציגים פרוטוקול עבור בודה חללים גבישים פוטוניים 1-D על סיבי סיליקה בקוטר subwavelength (nanofibers אופטי) באמצעות אבלציה לייזר המושרה femtosecond. 

Video: Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

Fabrication of Silica Ultra High Quality Factor Microresonators

Whispering gallery resonant cavities confine light in circular orbits at their periphery.1-2 The photon storage lifetime in the cavity, quantified by the quality factor (Q) of the cavity, can be in excess of 500ns for cavities with Q factors above 100 million. As a result of their low material losses, silica microcavities have demonstrated some of the longest photon lifetimes to date1-2. Since a portion of the circulating light extends outside the resonator, these devices can also be used to probe the surroundings. This interaction has enabled numerous experiments in biology, such as single molecule biodetection and antibody-antigen kinetics, as well as discoveries in other fields, such as development of ultra-low-threshold microlasers, characterization of thin films, and cavity quantum electrodynamics studies.3-7
The two primary silica resonant cavity geometries are the microsphere and the microtoroid. Both devices rely on a carbon dioxide laser reflow step to achieve their ultra-high-Q factors (Q&gt;100 million).1-2,8-9 However, there are several notable differences between the two structures. Silica microspheres are free-standing, supported by a single optical fiber, whereas silica microtoroids can be fabricated on a silicon wafer in large arrays using a combination of lithography and etching steps. These differences influence which device is optimal for a given experiment.
Here, we present detailed fabrication protocols for both types of resonant cavities. While the fabrication of microsphere resonant cavities is fairly straightforward, the fabrication of microtoroid resonant cavities requires additional specialized equipment and facilities (cleanroom). Therefore, this additional requirement may also influence which device is selected for a given experiment.
Introduction
An optical resonator efficiently confines light at specific wavelengths, known as the resonant wavelengths of the device. 1-2 The common figure of merit for these optical resonators is the quality factor or Q. This term describes the photon lifetime (&tau;o) within the resonator, which is directly related to the resonator's optical losses. Therefore, an optical resonator with a high Q factor has low optical losses, long photon lifetimes, and very low photon decay rates (1/&tau;o). As a result of the long photon lifetimes, it is possible to build-up extremely large circulating optical field intensities in these devices. This very unique property has allowed these devices to be used as laser sources and integrated biosensors.10
A unique sub-class of resonators is the whispering gallery mode optical microcavity. In these devices, the light is confined in circular orbits at the periphery. Therefore, the field is not completely confined within the device, but evanesces into the environment. Whispering gallery mode optical cavities have demonstrated some of the highest quality factors of any optical resonant cavity to date.9,11 Therefore, these devices are used throughout science and engineering, including in fundamental physics studies and in telecommunications as well as in biodetection experiments. 3-7,12
Optical microcavities can be fabricated from a wide range of materials and in a wide variety of geometries. A few examples include silica and silicon microtoroids, silicon, silicon nitride, and silica microdisks, micropillars, and silica and polymer microrings.13-17 The range in quality factor (Q) varies as dramatically as the geometry. Although both geometry and high Q are important considerations in any field, in many applications, there is far greater leverage in boosting device performance through Q enhancement. Among the numerous options detailed previously, the silica microsphere and the silica microtoroid resonator have achieved some of the highest Q factors to date.1,9 Additionally, as a result of the extremely low optical loss of silica from the visible through the near-IR, both microspheres and microtoroids are able to maintain their Q factors over a wide range of testing wavelengths.18 Finally, because silica is inherently biocompatible, it is routinely used in biodetection experiments.
In addition to high material absorption, there are several other potential loss mechanisms, including surface roughness, radiation loss, and contamination loss.2 Through an optimization of the device size, it is possible to eliminate radiation losses, which arise from poor optical field confinement within the device. Similarly, by storing a device in an appropriately clean environment, contamination of the surface can be minimized. Therefore, in addition to material loss, surface scattering is the primary loss mechanism of concern.2,8
In silica devices, surface scattering is minimized by using a laser reflow technique, which melts the silica through surface tension induced reflow. While spherical optical resonators have been studied for many years, it is only with recent advances in fabrication technologies that researchers been able to fabricate high quality silica optical toroidal microresonators (Q&gt;100 million) on a silicon substrate, thus paving the way for integration with microfluidics.1
The present series of protocols details how to fabricate both silica microsphere and microtoroid resonant cavities. While silica microsphere resonant cavities are well-established, microtoroid resonant cavities were only recently invented.1 As many of the fundamental methods used to fabricate the microsphere are also used in the more complex microtoroid fabrication procedure, by including both in a single protocol it will enable researchers to more easily trouble-shoot their experiments.

We describe the use of a carbon dioxide laser reflow technique to fabricate silica resonant cavities, including free-standing microspheres and on-chip microtoroids. The reflow method removes surface imperfections, allowing long photon lifetimes within both devices. The resulting devices have ultra high quality factors, enabling applications ranging from telecommunications to biodetection.

ייצור של אולטרה סיליקה Microresonators באיכות גבוהה פקטור

Whispering gallery resonant cavities confine light in circular orbits at their periphery.1-2 The photon storage lifetime in the cavity, quantified by the ...

A Method to Fabricate Disconnected Silver Nanostructures in 3D

The standard nanofabrication toolkit includes techniques primarily aimed at creating 2D patterns in dielectric media. Creating metal patterns on a submicron scale requires a combination of nanofabrication tools and several material processing steps. For example, steps to create planar metal structures using ultraviolet photolithography and electron-beam lithography can include sample exposure, sample development, metal deposition, and metal liftoff. To create 3D metal structures, the sequence is repeated multiple times. The complexity and difficulty of stacking and aligning multiple layers limits practical implementations of 3D metal structuring using standard nanofabrication tools. Femtosecond-laser direct-writing has emerged as a pre-eminent technique for 3D nanofabrication.1,2 Femtosecond lasers are frequently used to create 3D patterns in polymers and glasses.3-7 However, 3D metal direct-writing remains a challenge. Here, we describe a method to fabricate silver nanostructures embedded inside a polymer matrix using a femtosecond laser centered at 800 nm. The method enables the fabrication of patterns not feasible using other techniques, such as 3D arrays of disconnected silver voxels.8 Disconnected 3D metal patterns are useful for metamaterials where unit cells are not in contact with each other,9 such as coupled metal dot10,11or coupled metal rod12,13 resonators. Potential applications include negative index metamaterials, invisibility cloaks, and perfect lenses.
In femtosecond-laser direct-writing, the laser wavelength is chosen such that photons are not linearly absorbed in the target medium. When the laser pulse duration is compressed to the femtosecond time scale and the radiation is tightly focused inside the target, the extremely high intensity induces nonlinear absorption. Multiple photons are absorbed simultaneously to cause electronic transitions that lead to material modification within the focused region. Using this approach, one can form structures in the bulk of a material rather than on its surface.
Most work on 3D direct metal writing has focused on creating self-supported metal structures.14-16 The method described here yields sub-micrometer silver structures that do not need to be self-supported because they are embedded inside a matrix. A doped polymer matrix is prepared using a mixture of silver nitrate (AgNO3), polyvinylpyrrolidone (PVP) and water (H2O). Samples are then patterned by irradiation with an 11-MHz femtosecond laser producing 50-fs pulses. During irradiation, photoreduction of silver ions is induced through nonlinear absorption, creating an aggregate of silver nanoparticles in the focal region. Using this approach we create silver patterns embedded in a doped PVP matrix. Adding 3D translation of the sample extends the patterning to three dimensions.

Femtosecond-laser direct-writing is frequently used to create three-dimensional (3D) patterns in polymers and glasses. However, patterning metals in 3D remains a challenge. We describe a method for fabricating silver nanostructures embedded inside a polymer matrix using a femtosecond laser centered at 800 nm.

שיטה לפברק ננו כסף המנותק ב-3D

The standard nanofabrication toolkit includes  techniques primarily aimed at creating 2D patterns in dielectric media. Creating  metal patterns on a ...

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 ...

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

ייצור של ננו מהונדס תחמוצות שקופות לנהל בתצהיר ליזר פעם

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, interface precipitation, and mini-emulsion. In all methods, well-defined, micrometer-sized spheres are obtained from a self-assembling process in solution. The vapor diffusion method can result in spheres with the highest sphericity and surface smoothness, yet the types of the polymers able to form these spheres are limited. On the other hand, in the mini-emulsion method, microspheres can be made from various types of polymers, even from highly crystalline polymers with coplanar, &#960;-conjugated backbones. The photoluminescent (PL) properties from single isolated microspheres are unusual: the PL is confined inside the spheres, propagates at the circumference of the spheres via the total internal reflection at the polymer/air interface, and self-interferes to show sharp and periodic resonant PL lines. These resonating modes are so-called "whispering gallery modes" (WGMs). This work demonstrates how to measure WGM PL from single isolated spheres using the micro-photoluminescence (&#181;-PL) technique. In this technique, a focused laser beam irradiates a single microsphere, and the luminescence is detected by a spectrometer. A micromanipulation technique is then used to connect the microspheres one by one and to demonstrate the intersphere PL propagation and color conversion from coupled microspheres upon excitation at the perimeter of one sphere and detection of PL from the other microsphere. These techniques, &#181;-PL and micromanipulation, are useful for experiments on micro-optic application using polymer materials.

Protocols for the synthesis of microspheres from polymers, the manipulation of microspheres, and micro-photoluminescence measurements are presented.

ייצור של פולימרים microspheres עבור מהוד אופטי ויישומי לייזר

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, ...

Femtosecond Laser Filaments for Use in Sub-Diffraction-Limited Imaging and Remote Sensing

Probing remote matter with laser light is a ubiquitous technique used in circumstances as diverse as laser-induced breakdown spectroscopy and barcode scanners. In classical optics, the intensity that can be brought to bear on a remote target is limited by the spot size of the laser at the distance of the target. This spot size has a lower bound determined by the diffraction limit of classical optics. However, amplified femtosecond laser pulses generate intensity sufficient to modify the refractive index of the ambient air and undergo self-focusing. This self-focusing effect leads to the generation of highly intense laser filaments which maintain their intensity and small sub-millimeter diameter size at distances well beyond the classical Rayleigh length. Such intensity provides the capability of remote scanning, imaging, sensing, and spectroscopy with enhanced spatial resolution. We describe a technique for generating filaments with a femtosecond regenerative chirped-pulse amplifier, and for using the resulting filament to conduct imaging and spectroscopic measurements at remote distances of at least several meters.

High-intensity femtosecond pulses of laser light can undergo cycles of Kerr self-focusing and plasma defocusing, propagating an intense sub-millimeter-diameter beam over long distances. We describe a technique for generating and using these filaments to perform remote imaging and sensing beyond the classical diffraction limits of linear optics.

חוטים לייזר הפמטו-שנייה לשימוש משנה-Diffraction-מוגבלת וחישה מרחוק

Probing remote matter with laser light is a ubiquitous technique used in circumstances as diverse as laser-induced breakdown spectroscopy and barcode ...

Low-cost Custom Fabrication and Mode-locked Operation of an All-normal-dispersion Femtosecond Fiber Laser for Multiphoton Microscopy

A protocol is presented to build a custom low-cost yet high-performance femtosecond (fs) fiber laser. This all-normal-dispersion (ANDi) ytterbium-doped fiber laser is built completely using commercially available parts, including $8,000 in fiber optic and pump laser components, plus $4,800 in standard optical components and extra-cavity accessories. Researchers new to fiber optic device fabrication may also consider investing in basic fiber splicing and laser pulse characterization equipment (~$63,000). Important for optimal laser operation, methods to verify true versus apparent (partial or noise-like) mode-locked performance are presented. This system achieves 70 fs pulse duration with a center wavelength of approximately 1,070 nm and a pulse repetition rate of 31 MHz. This fiber laser exhibits the peak performance that may be obtained for an easily assembled fiber laser system, which makes this design ideal for research laboratories aiming to develop compact and portable fs laser technologies that enable new implementations of clinical multiphoton microscopy and fs surgery.

A method is presented to build a custom low-cost, mode-locked femtosecond fiber laser for potential applications in multiphoton microscopy, endoscopy, and photomedicine. This laser is built using commercially available parts and basic splicing techniques.

בעלות נמוכה ייצור מותאם אישית ומצב-הפעלה נעולה של כל נורמלי-נפיצה לייזר סיבים שנייה עבור מיקרוסקופ רב פוטון

A protocol is presented to build a custom low-cost yet high-performance femtosecond (fs) fiber laser. This all-normal-dispersion (ANDi) ytterbium-doped ...

Fabrication of Nanoheight Channels Incorporating Surface Acoustic Wave Actuation via Lithium Niobate for Acoustic Nanofluidics

Controlled nanoscale manipulation of fluids is known to be exceptionally difficult due to the dominance of surface and viscous forces. Megahertz-order surface acoustic wave (SAW) devices generate tremendous acceleration on their surface, up to 108 m/s2, in turn responsible for many of the observed effects that have come to define acoustofluidics: acoustic streaming and acoustic radiation forces. These effects have been used for particle, cell, and fluid manipulation at the microscale, although more recently SAW has been used to produce similar phenomena at the nanoscale through an entirely different set of mechanisms. Controllable nanoscale fluid manipulation offers a broad range of opportunities in ultrafast fluid pumping and biomacromolecule dynamics useful for physical and biological applications. Here, we demonstrate nanoscale-height channel fabrication via room-temperature lithium niobate (LN) bonding integrated with a SAW device. We describe the entire experimental process including nano-height channel fabrication via dry etching, plasma-activated bonding on lithium niobate, the appropriate optical setup for subsequent imaging, and SAW actuation. We show representative results for fluid capillary filling and fluid draining in a nanoscale channel induced by SAW. This procedure offers a practical protocol for nanoscale channel fabrication and integration with SAW devices useful to build upon for future nanofluidics applications.

We demonstrate fabrication of nanoheight channels with the integration of surface acoustic wave actuation devices upon lithium niobate for acoustic nanofluidics via liftoff photolithography, nano-depth reactive ion etching, and room-temperature plasma surface-activated multilayer bonding of single-crystal lithium niobate, a process similarly useful for bonding lithium niobate to oxides.

הייצור של ערוצי ננו גובה שילוב הופעה גל אקוסטי המשטח באמצעות ליתיום Niobate אקוסטית הננו לוקדיה

Controlled nanoscale manipulation of fluids is known to be exceptionally difficult due to the dominance of surface and viscous forces. Megahertz-order ...

ייצור אטאלון פברי-פרוט ליישום בספקטרוסקופיית עקבות-גז

Fabrication of a Low-Cost, Fiber-Coupled, and Air-Spaced Fabry-P&#233;rot Etalon

Fabry-P&#233;rot etalons (FPE) have found their way into many applications. In fields such as spectroscopy, telecommunications, and astronomy, FPEs are used for their high sensitivity as well as their exceptional filtering capability. However, air-spaced etalons with high finesse are usually built by specialized facilities. Their production requires a clean room, special glass handling, and coating machinery, meaning commercially available FPEs are sold for a high price. In this article, a new and cost-effective method to fabricate fiber-coupled FPEs with standard photonic laboratory equipment is presented. The protocol should serve as a step-by-step guide for the construction and characterization of these FPEs. We hope this&#160;will enable researchers to conduct fast and cost-effective prototyping of FPEs for various fields of application. The FPE, as presented here, is used for spectroscopic applications. As shown in the representative results section via proof of principle measurements of water vapor in ambient air, this FPE has a finesse of 15, which is sufficient for the photothermal detection of trace concentrations of gases.

מחבר זרקור: ייצור של אטאלון פברי-פרוט זול, מצומד סיבים ומרווח באוויר  

This protocol describes the construction of a low-cost, discrete, fiber-coupled, and air-spaced Fabry-Perot etalon with various applications, such as in trace-gas spectroscopy. The fabrication is possible in any facility with standard optical laboratory equipment available.

ייצור אטאלון פברי-פרוט בעלות נמוכה, מצומד סיבים ומרווח באוויר

Fabry-P&#233;rot etalons (FPE) have found their way into many applications. In fields such as spectroscopy, telecommunications, and astronomy, FPEs are ...

המצאה של 1-D פוטוניים Crystal חלל על nanofiber שימוש Femtosecond אבלציה לייזר המושרה

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

ייצור של אולטרה סיליקה Microresonators באיכות גבוהה פקטור

שיטה לפברק ננו כסף המנותק ב-3D

ייצור ואפיון של מנחי גלים פוטוניים Crystal להאט את האור וחללים

ייצור של ננו מהונדס תחמוצות שקופות לנהל בתצהיר ליזר פעם

ייצור של פולימרים microspheres עבור מהוד אופטי ויישומי לייזר

חוטים לייזר הפמטו-שנייה לשימוש משנה-Diffraction-מוגבלת וחישה מרחוק

בעלות נמוכה ייצור מותאם אישית ומצב-הפעלה נעולה של כל נורמלי-נפיצה לייזר סיבים שנייה עבור מיקרוסקופ רב פוטון

הייצור של ערוצי ננו גובה שילוב הופעה גל אקוסטי המשטח באמצעות ליתיום Niobate אקוסטית הננו לוקדיה

ייצור אטאלון פברי-פרוט בעלות נמוכה, מצומד סיבים ומרווח באוויר

ייצור אטאלון פברי-פרוט בעלות נמוכה, מצומד סיבים ומרווח באוויר