Gli autori desiderano ringraziare G. Shambat, C. Phillips, K. Aghaei per inestimabili discussioni, F. Afshinmanesh per le immagini SEM, T. Marvdashti per il supporto sperimentale, e MF Churbanov e GE Snopatin presso l&#39;Istituto di Chimica di alta purezza Sostanze e VG Plotnichenko e EM Dianov dalla Fibra Ottica Centro di Ricerca dell&#39;Accademia Russa delle Scienze per fornire l&#39;As 2 S 3 in fibra. Siamo anche grati per il sostegno da parte del Office of Naval Research, la NASA, l&#39;Ufficio Air Force della Ricerca Scientifica, Agilent e l&#39;Technologies Joint Office.

1. Tapering Setup Fabrication (Vedere Impostazione Assemblato in figura 1) <ol><li> Fissare le fasi lineari motorizzate sul tagliere (approssimativamente centrata) in modo che le fasi sono in contatto e si tradurranno in avvicinamento ed allontanamento reciproco </li><li> Preparare e posizionare i supporti in fibra <ol><li> Fissare due posti ottici alle piastre stadio lineari motorizzate (uno ciascuno) utilizzando i fori più vicini gli uni agli altri. </li><li> Fissare i supporti in fibra ottica nude per le cime dei messaggi. Assicurarsi che le scanalature a V per la fibra sono allineati. (Nota: L&#39;altezza dei supporti in fibra ottica nuda sarà approssimativamente l&#39;altezza del fascio del sistema Scegliere il futuro post e altezze piedistallo conseguenza..) </li></ol></li><li> Preparare e posizionare l&#39;ingresso e gli elementi di accoppiamento di uscita <ol><li> Collegare le fasi di traslazione lineare alle fasi lineari motorizzati (uno per l&#39;ingresso e una per il lato di uscita) con le piastre di adattamento. </li><li> Posizionare la AR rivestito ZnSe ingresso accoppiamento lENS (montato in un supporto ottico con x e y traduzione su un piedistallo) sul palcoscenico traduzione di ingresso. Scegliere una lunghezza focale che dà accoppiamento ottimale dalla sorgente pompa al nucleo della fibra. Assicurarsi che il centro della lente è alla stessa altezza delle scanalature a V dei morsetti fibre. </li><li> Posizionare la patinata ZnSe uscita lente di accoppiamento (montato in un supporto ottico con x e y traduzione su un piedistallo) sul palcoscenico traduzione di uscita. Assicurarsi che il centro della lente è alla stessa altezza della v-scanalatura. </li></ol></li><li> Preparare e posizionare l&#39;elemento riscaldante (come mostrato in figura 2) <ol><li> Macchina il blocco di alluminio alle dimensioni volute (~ 6 millimetri x 25,4 mm x 17,5 mm) con fori per la fibra (con una fessura per l&#39;inserimento e la rimozione della fibra) e per il monitoraggio della temperatura della fibra, fori per i riscaldatori a cartuccia, e 8 / 32 fori filettati sulla parte superiore e inferiore per il montaggio e il fissaggio dei riscaldatori a cartuccia. </li><li> Inserire i riscaldatori a cartuccia a tegli adeguati fori del blocco di alluminio e fissarle con viti 8/32 set. </li><li> Fissare un post in ceramica per la vite superiore 8/32 serie per l&#39;isolamento termico. </li><li> Allega un messaggio ottico al post ceramica e utilizzare un post morsetto angolo retto con un messaggio aggiuntivo ottico per fissare il riscaldatore alla fase lineare XYZ. </li><li> Fissare la fase lineare XYZ per la basetta in modo che il foro per l&#39;As 2 S 3 fibra nel riscaldatore alluminio può essere centrato con le scanalature a V dei morsetti fibre. </li><li> Tradurre il riscaldatore di alluminio con la fase lineare XYZ modo che il riscaldatore non è più vicino alle nude fascette di fibre ottiche, permettendo la fibra di essere assicurato senza ostruzioni. </li></ol></li></ol> 2. Calcogenuro Fibra Preparazione <ol><li> Immergere una lunghezza desiderata della camicia As 2 S 3 in fibra (deve essere più lungo di 8,5 cm-la lunghezza della fibra rivestita necessario per ogni cono in fibra) in acetone per circa 10 minuti o fino a quando ilgiacca diventa morbida. (Utilizzare il solvente appropriato per la giacca se si utilizza una fibra differente). </li><li> Rimuovere delicatamente la giacca ammorbidito con un KimWipe, la rimozione di una sezione non più di 5 cm alla volta. </li><li> Pulire la fibra nuda con isopropanolo su un KimWipe. </li><li> Utilizzare il castoro mannaia di fendere una estremità della As 2 S 3 in fibra. Immagine della punta della fibra scartato per ispezionare la qualità fendere. </li><li> Misurare e rompere almeno una lunghezza pezzo della fibra 6.35-cm. Questa lunghezza fibra deve essere ~ 2 cm più lunga della lunghezza necessaria per la fibra a bastone malapena dai ganci fibra. </li><li> Utilizzare il castoro mannaia di fendere la seconda estremità della fibra. Immagine della punta della fibra scartato per ispezionare la qualità fendere. Evitare il contatto con la prima estremità spaccati di fibra. </li><li> Posizionare la fibra nei morsetti della fibra del setup si assottiglia. Evitare di toccare il centro della fibra (dove verrà riscaldata la fibra). </li></ol> 3. Fibra Tap in-situEring Procedura <ol><li> Coppia la sorgente di pompaggio medio IR al modo fondamentale della fibra con la lente ZnSe rivestito AR (f = 12,7 mm). Utilizzare l&#39;obiettivo ZnSe non rivestito (f = 20 mm) per l&#39;immagine della sfaccettatura della fibra con il Pyrocam per assicurare la potenza è principalmente in modo fondamentale uscita. Assicurarsi che il fascio di pompa si propaga lungo l&#39;asse della fibra. Se non lo è, il giunto cambierà quando le fasi motorizzate iniziano a muoversi. </li><li><ol><li> Posizionare un chopper di fronte alla sorgente di pompaggio. (Questo passaggio è necessario per rivelatori accoppiati CA). </li><li> La coppia di uscita della fibra attraverso il monocromatore e al rivelatore InSb utilizzando le lenti non rivestite CaF 2 (f = 20 mm) prima e dopo il monocromatore. </li><li> Ruotare il reticolo del monocromatore a consentire il lato lungo di lunghezza d&#39;onda dello spettro di passare attraverso il monocromatore finché il segnale trasmesso è di poco superiore al rumore di fondo (a ~ 3.9 micron). Invece del filtrore con il monocromatore (passi 3.2.2 e 3.2.3), un filtro ottico appropriato può essere utilizzato per misurare la potenza in lunghezze d&#39;onda rilevabili più lunga della lunghezza d&#39;onda più lunga contenuto misurabile della pompa. </li></ol></li><li> Tradurre il riscaldatore di alluminio fino a quando la fibra scivola attraverso la fessura e sia centrato nel foro della fibra del riscaldatore di alluminio. </li><li> Posizionare il livello del sensore RTD con uno dei riscaldatori a cartuccia. Premere delicatamente il sensore RTD contro il riscaldatore alluminio in modo che sia completamente a contatto con il blocco, come mostrato in Figura 2. Se la sonda non è a contatto con il riscaldatore correttamente (o non in modo ripetibile), la temperatura del blocco sarà sconosciuta e causare la fibra per rompere durante il rastremazione. Assicurarsi che il segnale al monocromatore non è diminuito. <ol><li> Un piccolo RTD può essere posizionato dentro l&#39;altro foro del blocco riscaldatore per monitorare la temperatura nel foro. (Opzionale) </li></ol></li><li> Usate il microscopio digitale per image fibra nel blocco riscaldatore per permettere il monitoraggio della fibra durante il processo di rastremazione. (Opzionale) </li><li> Coprire il setup con una scatola (con fori per l&#39;ingresso e raggi in uscita) per ridurre il flusso d&#39;aria e consentire temperatura rastremazione stabile. </li><li> Con i riscaldatori di RST e la cartuccia collegati, accendere il controllore di temperatura. Impostare la temperatura a ~ 200 ° C, dove la fibra comincia ad ammorbidire (la temperatura esatta dipenderà dalle dimensioni del riscaldatore, la temperatura ambiente, e il flusso d&#39;aria intorno alla fibra). </li><li> Una volta che la temperatura è stabile intorno al set point, avviare il programma Labview che traduce le fasi motorizzate di distanza l&#39;uno dall&#39;altro a ~ 10 micron / sec in ciascuna direzione. </li><li> Monitorare il segnale del rilevatore InSb, che è il segnale di misurazione spettrale. Una volta che il segnale rivelatore raggiunge il suo valore massimo (fare attenzione a non saturare il rilevatore), interrompere le fasi motorizzate e spegnere i riscaldatori a cartuccia (regolatore di temperatura). </li><li> Attendere circa 10 minuti per la fibra a solidificare (segnale del rivelatore diminuisce un po &#39;durante questo processo, molto probabilmente a causa della dipendenza dalla temperatura dell&#39;indice di rifrazione o contrazione termica). </li><li> Tradurre il blocco riscaldatore lungo la fibra verso una fascetta in fibra in cui la fibra è cilindrica. Quindi tradurre il blocco riscaldatore lontano dalla fibra utilizzando la fessura del blocco riscaldatore per permettere alla fibra di passare. </li><li> Caratterizzare la SCG attraverso misure spettrali con il monocromatore. Un filtro InAs può essere necessaria per misurare accuratamente la porzione lunga lunghezza d&#39;onda dello spettro. </li><li> Rimuovere la fibra se desiderato. </li></ol>

<ol>
	<li>Marandi, A., Rudy, C. W., Plotnichenko, V. G., Dianov, E. M., Vodopyanov, K. L., Byer, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mid-infrared+supercontinuum+generation+in+tapered+chalcogenide+fiber+for+producing+octave-spanning+frequency+comb+around+3+&#956;m.">Mid-infrared supercontinuum generation in tapered chalcogenide fiber for producing octave-spanning frequency comb around 3 &#956;m.</a> Optics Express. 20, 24218-24225 (2012).</li><li>Schliesser, A., Picque, N., 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=Mid-infrared+frequency+combs.">Mid-infrared frequency combs.</a> Nature Photonics. 6, 440-449 (2012).</li><li>Diddams, S. A., Hollberg, L., Mbele, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+fingerprinting+with+the+resolved+modes+of+a+femtosecond+laser+frequency+comb.">Molecular fingerprinting with the resolved modes of a femtosecond laser frequency comb.</a> Nature. 445, 627-630 (2007).</li><li>Thorpe, M. J., Balslev-Clausen, D., Kirchner, M. S., Ye, J. <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+optical+frequency+comb+spectroscopy:+application+to+human+breath+analysis.">Cavity-enhanced optical frequency comb spectroscopy: application to human breath analysis.</a> Optics Express. 16, 2387-2397 (2008).</li><li>Sears, C. M. S., Colby, E., England, R. J., Ischebeck, R., McGuinness, C., Nelson, J., Noble, R., Siemann, R. H., Spencer, J., Walz, D., Plettner, T., Byer, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase+stable+net+acceleration+of+electrons+from+a+two-stage+optical+accelerator.">Phase stable net acceleration of electrons from a two-stage optical accelerator.</a> Physical Review Letters. 11, 101301 (2008).</li><li>Popmintchev, T., Chen, M. C., Arpin, P., Murnane, M. M., Kapteyn, H. 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+attosecond+nonlinear+optics+ofbright+coherent+X-ray+generation.">The attosecond nonlinear optics ofbright coherent X-ray generation.</a> Nature Photonics. 4, 822-832 (2010).</li><li>Dudley, J. M., Taylor, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Supercontinuum generation in optical fibers. , (2010).</li><li>Birks, T. A., Wadsworth, W. J., Russell, P. S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supercontinuum+generation+in+tapered+fibers.">Supercontinuum generation in tapered fibers.</a> Optics Letters. 25, 1415-1417 (2000).</li><li>Leindecker, N., Marandi, A., Byer, R. L., Vodopyanov, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Broadband+degenerate+OPO+for+mid-infrared+frequency+comb+generation.">Broadband degenerate OPO for mid-infrared frequency comb generation.</a> Optics Express. 19, 6296-6302 (2011).</li><li>Liao, M., Yan, X., Gao, W., Duan, Z., Qin, G., Suzuki, T., Ohishi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Five-order+SRSs+and+supercontinuum+generation+from+a+tapered+tellurite+microstructured+fiber+with+longitudinally+varying+dispersion.">Five-order SRSs and supercontinuum generation from a tapered tellurite microstructured fiber with longitudinally varying dispersion.</a> Optics Express. 19, 15389-15396 (2011).</li><li>M&#228;gi, E. C., Steinvurzel, P., Eggleton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tapered+photonic+crystal+fibers.">Tapered photonic crystal fibers.</a> Optics Express. 12, 776-784 (2004).</li><li>Ozeki, T., Kawasaki, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+directional+coupler+using+tapered+sections+in+multimode+fibers.">Optical directional coupler using tapered sections in multimode fibers.</a> Applied Physics Letters. 28, 528-529 (1976).</li><li>Yataki, M. S., Payne, D. N., Varnahm, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All-fibre+wavelength+filters+using+concatenated+fused-taper+couplers.">All-fibre wavelength filters using concatenated fused-taper couplers.</a> Electronic Letters. 21, 248-249 (1985).</li><li>Chandalia, J. K., Eggleton, B. J., Windeler, R. S., Kosinski, S. G., Liu, X., Xu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adiabatic+coupling+in+tapered+air-silica+microstructured+optical+fiber.">Adiabatic coupling in tapered air-silica microstructured optical fiber.</a> IEEE Photonics Technology Letters. 13, 52-54 (2001).</li><li>Mora, J., D&#237;ez, A., Fonjallaz Andr&#233;z, P. Y., Popov, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable+dispersion+compensator+based+on+a+fiber+Bragg+grating+written+in+a+tapered+fiber.">Tunable dispersion compensator based on a fiber Bragg grating written in a tapered fiber.</a> IEEE Photonics Technology Letters. 16, 2631-2633 (2004).</li><li>Rusu, M., Herda, R., Kivist&#246;, S., Okhotnikov, O. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber+taper+for+dispersion+management+in+a+mode-locked+ytterbium+fiber+laser.">Fiber taper for dispersion management in a mode-locked ytterbium fiber laser.</a> Optics Letters. 31, 2257-2259 (2006).</li><li>Alfanao, R. R., Shapiro, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emission+in+the+region+4000+to+7000+A+via+four-photon+coupling+in+glass.">Emission in the region 4000 to 7000 A via four-photon coupling in glass.</a> Physical Review Letters. 24, 584-587 (1970).</li><li>Eggleton, B. J., Luther-Davies, B., Richardson, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chalcogenide+photonics.">Chalcogenide photonics.</a> Nature Photonics. 5, 141148 (2011).</li><li>Snopatin, G. E., Shiryaev, V. S., Plotnichenko, V. G., Dianov, E. M., Churbanov, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-purity+chalcogenide+glasses+for+fiber+optics.">High-purity chalcogenide glasses for fiber optics.</a> Inorganic Materials. 45, 1439-1460 (2009).</li><li>Harbold, J. M., Ilday, F. O., Wise, F. W., Sanghera, J. S., Nguyen, V. Q., Shaw, L. B., Aggarwal, I. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+nonlinear+As-S-Se+glasses+for+all-optical+switching.">Highly nonlinear As-S-Se glasses for all-optical switching.</a> Optics Letters. 27, 119-121 (2002).</li><li>Hudson, D. D., Dekker, S. A., Magi, E. C., Judge, A. C., Jackson, S. D., Li, E., Sanghera, J. S., Shaw, L. B., Aggarwal, I. D., Eggleton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Octave+spanning+supercontinuum+in+an+As2S3+taper+using+ultralow+pump+pulse+energy.">Octave spanning supercontinuum in an As2S3 taper using ultralow pump pulse energy.</a> Optics Letters. 36, 1122-1124 (2011).</li><li>Domachuk, P., Wolchover, N. A., Cronin-Golomb, M., Wang, A., George, A. K., Cordeiro, C. M. B., Knight, J. C., Omenetto, F. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Over+4000+nm+bandwidth+of+mid-IR+supercontinuum+generation+in+sub-centimeter+segments+ofhighly+nonlinear+tellurite+PCFs.">Over 4000 nm bandwidth of mid-IR supercontinuum generation in sub-centimeter segments ofhighly nonlinear tellurite PCFs.</a> Optics Express. 6, 7161-7168 (2008).</li><li>Hu, J., Menyuk, C. R., Shaw, L. B., Sanghera, J. S., Aggarwal, I. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maximizing+the+bandwidth+of+supercontinuum+generation+in+As2Se3+chalcogenide+fibers.">Maximizing the bandwidth of supercontinuum generation in As2Se3 chalcogenide fibers.</a> Optics Express. 18, 6722-6739 (2010).</li><li>El-Amraoui, M., Fatome, J., Jules, J. C., Kibler, B., Gadret, G., Fortier, C., Smektala, F., Skripatchev, I., Polacchini, C. F., Messaddeq, Y., Troles, J., Brilland, L., Szpulak, M., Renversez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strong+infrared+spectral+broadening+inlow-loss+As-S+chalcogenide+suspended+core+microstructured+optical+fibers.">Strong infrared spectral broadening inlow-loss As-S chalcogenide suspended core microstructured optical fibers.</a> Optics Express. 18, 4547-4556 (2010).</li><li>Marandi, A., Leindecker, N., Byer, R. L., Vodopyanov, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coherence+properties+of+a+broadband+femtosecond+mid-IR+optical+parametric+oscillator+operating+at+degeneracy.">Coherence properties of a broadband femtosecond mid-IR optical parametric oscillator operating at degeneracy.</a> Optics Express. 20, 7255-7262 (2012).</li><li>Dudley, J. M., Coen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coherence+properties+of+supercontinuum+spectra+generated+in+photonic+crystal+and+tapered+optical+fibers.">Coherence properties of supercontinuum spectra generated in photonic crystal and tapered optical fibers.</a> Optics Letters. 27, 1180-1182 (2002).</li><li>Corwin, K. L., Newbury, N. R., Dudley, J. M., Coen, S., Diddams, S. A., Weber, K., Windeler, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fundamental+noise+limitations+to+supercontinuum+generation+in+microstructure+fiber.">Fundamental noise limitations to supercontinuum generation in microstructure fiber.</a> Physical Review Letters. 90, 113904 (2003).</li><li>Birks, T. A., Li, Y. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+shape+of+fiber+tapers.">The shape of fiber tapers.</a> Journal of Lightwave Technology. 10, 432-438 (1992).</li><li>Churbanov, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-purity+chalcogenide+glasses+as+materials+for+fiber+optics.">High-purity chalcogenide glasses as materials for fiber optics.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 184, 25-29 (1995).</li></ol>

Un brevetto provvisorio Stati Uniti è stata depositata proteggere la tecnologia divulgato in questo articolo.

Abbiamo dimostrato un romanzo procedura assottiglia fibra e verificata la sua validità eseguendo SCG nel medio IR. Per quanto a nostra conoscenza, il metodo alternativo per questa applicazione si basa sulla determinazione della lunghezza di fibra trazione necessaria per creare un diametro di fibra rastremata che aggiunge sufficiente dispersione di guida d&#39;onda per ottimizzare SCG nel cono fibra attraverso calcolo, tuttavia, poiché la lunghezza necessaria tirando per massimizzare l&#39;allargamento spettrale per un...

Dopo essere stata prodotta prima nel campo di lunghezze d&#39;onda visibili 1,7 fonti SCG si sono spostate verso il medio IR, in gran parte determinata dalle applicazioni in spettroscopia. 3, 4 fibre Chalcogenide, che comprendono solfuri, seleniuri e tellururi, sono stati un materiale popolare per il mid-IR a causa della loro bassa perdita di propagazione e alta linearità, 18 meno di 100 dB / km e 19 ~ 200 volte quella della silice per As 2 S 3, 20 rispettivamente. Tuttavia, la lunghezza d&#39;onda di zero GVD della maggior calcogenuri è situato nel medio IR, oltre la lunghezza d&#39;onda centrale della maggior parte delle fonti pompa ultraveloci disponibili, rendendo SCG sfidando in un materiale sfuso o una modalità singola fibra calcogenuro standard. Dispersione di guida d&#39;onda può essere utilizzato per modificare il punto zero per GVD SCG. 7 Metodi per introdurre forte dispersione di guida d&#39;onda includono fibra rastrematura, 8, 21 utilizzando fibre microstrutturate, 22-24 oanche una combinazione dei due. 10 Spostando la lunghezza d&#39;onda di zero GVD sotto della lunghezza d&#39;onda di pompa, la pompa sperimenterà dispersione anomala della fibra. Nel regime di dispersione anomala, formazione di solitoni avviene attraverso il bilanciamento del chirp lineare causata dalla modulazione di fase di sé e il chirp lineare causata da GVD. Per una sorgente pompa femtosecondi, allargamento spettrale è solitamente dominato da fissione solitoni o rottura di impulso, che si verifica dopo una compressione temporale iniziale come l&#39;impulso si propaga lungo la fibra. 7 Nel caso di fibra affusolata, calcolando il totale GVD-compresi materiale e guida d&#39;onda a dispersione può fornire un&#39;approssimazione del diametro cono finale necessario per produrre uno spettro sensibilmente ampliato. A causa della forte dipendenza SCG su GVD e fluttuazioni tra prove sperimentali, comprese le variazioni della lunghezza della fibra prima zona rastremata e l&#39;accoppiamento della pompa alla fibra, l&#39;approssimazione calcolato non è sufficiente fo raggiungere un cono ottimizzato in prova unica. Monitoraggio spettrale permette di queste variazioni nel setup sperimentale per essere osservate e valutate in assottiglia in situ. Inoltre, generando un supercontinuo efficiente (SC) in un breve fibra rastremata riduce la quantità di amplificazione non lineare rumore preservando la coerenza del SCG e le proprietà pettine di frequenza della sorgente di pompaggio. 25-27 dispersione gestione corretta, e quindi la necessità di un situ assottiglia, diventa ancora più critica quando la lunghezza della fibra è breve, come le scale di tolleranza SCG di lunghezza. L&#39;impianto in-situ assottiglia inizia con la sorgente di pompa, che è la subharmonic di una modalità bloccata-laser Er-fibra drogata, 9 accoppiato nel nucleo della As 2 S 3 fibra che sarà rastremata. L&#39;uscita della fibra viene poi accoppiato ad un dispositivo che caratterizza il profilo spettrale. Nel experiment, un rivelatore InSb dopo un monocromatore con ~ 20 nm di risoluzione viene utilizzato per monitorare una porzione dello spettro di uscita in cui inizialmente vi è un segnale molto basso dalla sorgente pompa (a ~ 3.9 micron) in modo che la fibra può essere monitorata durante si assottiglia. Quando la fibra è conico e allarga lo spettro, le spettrali segnale aumenta di misurazione come la dispersione è ottimizzato per l&#39;esperimento individuo. Monitorando lo spettro durante la procedura di rastrematura, rastremata può essere fermato al momento in cui l&#39;allargamento spettrale è stata ingrandita. Assottiglia in-situ permettono una gestione ottimizzata per dispersione SCG efficiente in una singola fibra conicità. Assottiglia con una, ristretta zona di calore statico produce una vita breve cono fibra, 28 che consente di SCG basso rumore. Insieme, in-situ statica assottiglia può consentire coerente, a basso rumore, ottava-spanning SCG nel medio IR.

<table border="1">
		<tbody>
		 <tr>
			<td>Name of Equipment</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Motorized Linear Stages</td>
			<td>Newport</td>
			<td>MFA-PPD</td>
			<td>Available from other vendors.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Motorized Stage Controller</td>
			<td>Newport</td>
			<td>ESP301</td>
			<td>Available from other vendors.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Aluminum Block</td>
			<td>Any vendor.</td>
			<td></td>
			<td>Dimensions will vary depending on desired taper length.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>RTD Sensor</td>
			<td>Omega</td>
			<td>1PT100GX1510</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Cartridge Heaters</td>
			<td>Omega</td>
			<td>CSS-01115/120V</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Temperature Controller</td>
			<td>Omega</td>
			<td>CSC32</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Input Coupling Linear Translation Stage</td>
			<td>CVI</td>
			<td>07TXS224</td>
			<td>Available from other vendors.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Output Coupling Linear Translation Stage</td>
			<td>Newport</td>
			<td>422-1S</td>
			<td>Available from other vendors.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>XYZ Linear Translation Stage</td>
			<td>Newport</td>
			<td>461</td>
			<td>Available from other vendors.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Assorted posts, optics mounts, bases, and forks</td>
			<td>Any vendor.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Optical Breadboard</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MB12</td>
			<td>Available from other vendors.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Input Coupling ZnSe Lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AL72512-E</td>
			<td>Available from other vendors. Input coupling focal length depends on pump source and fiber mode field diameter.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Output Coupling ZnSe Lens</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>NT62-961</td>
			<td>Available from other vendors.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Box</td>
			<td>Any type will do.</td>
			<td></td>
			<td>Must be large enough to allow stage movement. Needs apertures for input and output coupling of light.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Ceramic Optical Post</td>
			<td>Any vendor.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Digital Microscope</td>
			<td>Any vendor.</td>
			<td></td>
			<td>Optional.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Table Clamps</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CL5</td>
			<td>Available from other vendors.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Bare Fiber clamps</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>HFF003</td>
			<td>Available from other vendors.</td>
		 </tr>
		 <tr>
		 <td></td>
		 <td></td>
		 <td></td>
		 <td>Table 1. Tapering Setup Materials.</td>
	 </tr>
		 <tr>
			<td>As2S3 Optical Fiber</td>
			<td>Fiber Optics Research Center of the Russian Academy of Sciences</td>
			<td></td>
			<td>Available from other vendors, such as CorActive. </td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Beavertail Cleaver</td>
			<td>Fiber Network Tools</td>
			<td>S-315</td>
			<td>Available from other vendors. Hand cleaving or polishing fiber tips can also produce high quality fiber tips.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>KimWipes</td>
			<td>Kimberly-Clark Professional</td>
			<td>34120</td>
			<td>Available from other vendors.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Acetone, Isopropanol</td>
			<td>Any vendor.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
		 <td></td>
		 <td></td>
		 <td></td>
		 <td>Table 2. Materials for Chalcogenide Fiber Preparation.</td>
	 </tr>
		 <tr>
			<td>Pyrocam</td>
			<td>Ophir Photonics</td>
			<td>Pyrocam III Series</td>
			<td>Any camera with sensitivity at pump wavelength will work.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Monochromator</td>
			<td>Photon Technology International</td>
			<td></td>
			<td>A 100 line/mm grating was used. Any spectral measurement device will work (e.g. longpass filter). </td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>CaF2 Lenses</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LB5922</td>
			<td>Available from other vendors.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>InAs Filter</td>
			<td>Any vendor.</td>
			<td></td>
			<td>Available from other vendors.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Amplified InSb Detector</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td>P4631-03</td>
			<td>Available from other vendors.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Computer</td>
			<td>Any vendor.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>DAQ</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>USB X Series</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Labview software for motorized stages</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td>Optional. Custom program.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Labview software for collecting detector data</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td>Optional. Custom program.</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Assorted posts, optics mounts, bases, and forks</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>1" Gold mirrors</td>
			<td>Any vendor.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Chopper and controller</td>
			<td>Any vendor.</td>
			<td>SRS Model SR540</td>
			<td>Optional. Depends on detector being used.</td>
		 </tr>
		 <tr>
		 <td></td>
		 <td></td>
		 <td></td>
		 <td>Table 3. Materials for In-situ Tapering Procedure.</td>
	 </tr>
		</tbody>
 </table>

in-situ tapering of chalcogenide fiber for mid-infrared supercontinuum generation

Supercontinuo generazione (SCG) in una fibra calcogenuro rastremata è auspicabile per ampliare medio infrarosso (o medio IR, all&#39;incirca la lunghezza d&#39;onda 2-20 micron) pettini di frequenza 1, 2 per applicazioni quali fingerprinting molecolare, 3 rilevazione di gas traccia, 4 accelerazione di particelle laser-driven, 5 e x-ray produzione tramite elevata generazione armonica. 6 Il raggiungimento SCG efficiente in una fibra ottica rastremata richiede un controllo preciso della dispersione di velocità di gruppo (GVD) e le proprietà temporali degli impulsi ottici all&#39;inizio del fibra, 7 che dipendono fortemente dalla geometria del cono. 8 A causa di variazioni nella configurazione e procedura rastremato di SCG successivi esperimenti-come la lunghezza della fibra, si assottiglia temperatura ambiente, o di potenza accoppiata nella fibra, monitoraggio spettrale in-situ di SCG è necessario ottimizzare la spettro di uscita per un singolo esperimento. Fibra in situ rastremato di SCG consiste accoppiamento della sorgente pompa attraverso la fibra di essere rastremato per un dispositivo di misurazione spettrale. La fibra è poi conici mentre il segnale di misurazione spettrale è osservata in tempo reale. Quando il segnale raggiunge il suo picco, la rastremazione è fermo. La procedura assottiglia in situ consente la generazione di una ottava-spanning, pettine di frequenze medio IR stabile dalla sotto armonica di un pettine di frequenze vicino IR disponibile in commercio. 9 Questo metodo riduce i costi a causa della riduzione nel tempo e materiali richiesti di fabbricare una rastremazione ottimale con una lunghezza vita di soli 2 mm. La tecnica assottiglia in situ può essere esteso per ottimizzare fibra ottica microstrutturata (MOF) per SCG 10 o sintonizzazione della banda passante del MOF, 11 coppie di fibre conici ottimizzazione per accoppiatori di fibre fuse 12 e ripartizione in lunghezza multiplexer (WDM), 13o la modifica di compensazione della dispersione per la compressione o stiramento di impulsi ottici. 14-16

Dopo il completamento della procedura di tapering in situ, lo spettro della pompa ampliato per coprire 2,2-5 micron (a ~ 40 dB al di sotto del picco), come mostrato nella figura 3. L&#39;energia di impulso pompa nella As 2 S 3 fibra era ~ 250 pJ con una lunghezza di impulso iniziale sotto 100 fsec. La lunghezza corta del girovita rastremata, ~ 2,1 millimetri, permette la generazione di una banda larga, coerente SC. Preserva la proprietà di pettine di frequenza della sorge...

Watch this Scientific Journal Video about In-situ Tapering of Chalcogenide Fiber for Mid-infrared Supercontinuum Generation at JoVE.com

In-situ Tapering of Chalcogenide Fiber for Mid-infrared Supercontinuum Generation

Si descrive un metodo per<em&gt; In-situ</em&gt; Assottiglia di As<sub&gt; 2</sub&gt; S<sub&gt; 3</sub&gt; Fibre per raggiungere efficiente generazione supercontinuo medio infrarosso. Con assottiglia durante il monitoraggio dello spettro del supercontinuo, la larghezza spettrale può essere massimizzata per un cono in fibra.<em&gt; In-situ</em&gt; Fibra rastremata può essere applicata per ottimizzare le prestazioni di altri dispositivi a base di fibre.

In-situ assottiglia di fibra chalcogenide per Generazione Supercontinuum medio infrarosso

Supercontinuum  generation (SCG) in a tapered chalcogenide fiber is desirable for broadening mid-infrared  (or mid-IR, roughly the 2-20 &mu;m wavelength ...

in-situ-tapering-chalcogenide-fiber-for-mid-infrared-supercontinuum

Research

JoVE Journal

Engineering

In-situ Tapering of Chalcogenide Fiber for Mid-infrared Supercontinuum Generation

12.2K Views.  Stanford University. Si descrive un metodo per In-situ Assottiglia di As 2 S 3 Fibre per raggiungere efficiente generazione supercontinuo medio infrarosso. Con assottiglia durante il monitoraggio dello spettro del supercontinuo, la larghezza spettrale può essere massimizzata per un cono in fibra. In-situ Fibra rastremata può essere applicata per ottimizzare le prestazioni di altri dispositivi a base di fibre.

Video: In-situ Tapering of Chalcogenide Fiber for Mid-infrared Supercontinuum Generation

In Situ Neutron Powder Diffraction Using Custom-made Lithium-ion Batteries

Li-ion batteries are widely used in portable electronic devices and are considered as promising candidates for higher-energy applications such as electric vehicles.1,2 However, many challenges, such as energy density and battery lifetimes, need to be overcome before this particular battery technology can be widely implemented in such applications.3 This research is challenging, and we outline a method to address these challenges using in situ NPD to probe the crystal structure of electrodes undergoing electrochemical cycling (charge/discharge) in a battery. NPD data help determine the underlying structural mechanism responsible for a range of electrode properties, and this information can direct the development of better electrodes and batteries.
We briefly review six types of battery designs custom-made for NPD experiments and detail the method to construct the &#8216;roll-over&#8217; cell that we have successfully used on the high-intensity NPD instrument, WOMBAT, at the Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO). The design considerations and materials used for cell construction are discussed in conjunction with aspects of the actual in situ NPD experiment and initial directions are presented on how to analyze such complex in situ data.

In Situ Neutron Powder Diffraction Using Custom-made Lithium-ion Batteries

We describe the design and construction of an electrochemical cell for the examination of electrode materials using in situ neutron powder diffraction (NPD). We briefly comment on alternate in situ NPD cell designs and discuss methods for the analysis of the corresponding in situ NPD data produced using this cell.

In Situ Neutron polvere diffrazione Utilizzo su misura agli ioni di litio batterie

Li-ion batteries are widely used in portable electronic devices and are considered as promising candidates for higher-energy applications such as electric ...

Ricerca

Ingegneria

Fiber Optic Distributed Sensors for High-resolution Temperature Field Mapping

The reliability of computational fluid dynamics (CFD) codes is checked by comparing simulations with experimental data. A typical data set consists chiefly of velocity and temperature readings, both ideally having high spatial and temporal resolution to facilitate rigorous code validation. While high resolution velocity data is readily obtained through optical measurement techniques such as particle image velocimetry, it has proven difficult to obtain temperature data with similar resolution. Traditional sensors such as thermocouples cannot fill this role, but the recent development of distributed sensing based on Rayleigh scattering and swept-wave interferometry offers resolution suitable for CFD code validation work. Thousands of temperature measurements can be generated along a single thin optical fiber at hundreds of Hertz. Sensors function over large temperature ranges and within opaque fluids where optical techniques are unsuitable. But this type of sensor is sensitive to strain and humidity as well as temperature and so accuracy is affected by handling, vibration, and shifts in relative humidity. Such behavior is quite unlike traditional sensors and so unconventional installation and operating procedures are necessary to ensure accurate measurements. This paper demonstrates implementation of a Rayleigh scattering-type distributed temperature sensor in a thermal mixing experiment involving two air jets at 25 and 45 &#176;C. We present criteria to guide selection of optical fiber for the sensor and describe installation setup for a jet mixing experiment. We illustrate sensor baselining, which links readings to an absolute temperature standard, and discuss practical issues such as errors due to flow-induced vibration. This material can aid those interested in temperature measurements having high data density and bandwidth for fluid dynamics experiments and similar applications. We highlight pitfalls specific to these sensors for consideration in experiment design and operation.

We demonstrate use of a fiber optic distributed sensor for mapping the temperature field of mixing air jets. The Rayleigh scattering-based sensor generates thousands of data points along a single fiber to provide exceptional spatial resolution that is unattainable with traditional sensors such as thermocouples.

Fibre ottiche sensori distribuiti per alta risoluzione Mappatura temperatura Campo

The reliability of computational fluid dynamics (CFD) codes is checked by comparing simulations with experimental data. A typical data set consists ...

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

Solution-based electrospray film deposition, which is compatible with continuous, roll-to-roll processing, is applied to chalcogenide glasses. Two chalcogenide compositions are demonstrated: Ge23Sb7S70 and As40S60, which have both been studied extensively for planar mid-infrared (mid-IR) microphotonic devices. In this approach, uniform thickness films are fabricated through the use of computer numerical controlled (CNC) motion. Chalcogenide glass (ChG) is written over the substrate by a single nozzle along a serpentine path. Films were subjected to a series of heat treatments between 100 &#176;C and 200 &#176;C under vacuum to drive off residual solvent and densify the films. Based on transmission Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and surface roughness measurements, both compositions were found to be suitable for the fabrication of planar devices operating in the mid-IR region. Residual solvent removal was found to be much quicker for the As40S60 film as compared to Ge23Sb7S70. Based on the advantages of electrospray, direct printing of a gradient refractive index (GRIN) mid-IR transparent coating is envisioned, given the difference in refractive index of the two compositions in this study.

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

A method of uniform thickness solution-derived chalcogenide glass film deposition is demonstrated using computer numerical controlled motion of a single-nozzle electrospray.

Electrospray Deposizione di uniformità di spessore Ge<sub&gt; 23</sub&gt; Sb<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; 70</sub&gt; E As<sub&gt; 40</sub&gt; S<sub&gt; 60</sub&gt; calcogenuri vetro Cinema

Solution-based electrospray film deposition, which is compatible with continuous, roll-to-roll processing, is applied to chalcogenide glasses. Two ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) scaffolds with tunable specific surface areas up to 80 m2&#183;g-1. An aqueous solution of a zirconium salt, yttrium salt, and glucose is mixed with propylene oxide (PO) to form a gel. The gel is dried under ambient conditions to form a xerogel. The xerogel is pressed into pellets and then sintered in an argon atmosphere. During sintering, a YSZ ceramic phase forms and the organic components decompose, leaving behind amorphous carbon. The carbon formed in situ serves as a hard template, preserving a high surface area YSZ nanomorphology at sintering temperature. The carbon is subsequently removed by oxidation in air at low temperature, resulting in a porous, nanostructured YSZ scaffold. The concentration of the carbon template and the final scaffold surface area can be systematically tuned by varying the glucose concentration in the gel synthesis. The carbon template concentration was quantified using thermogravimetric analysis (TGA), the surface area and pore size distribution was determined by physical adsorption measurements, and the morphology was characterized using scanning electron microscopy (SEM). Phase purity and crystallite size was determined using X-ray diffraction (XRD). This fabrication approach provides a novel, flexible platform for realizing unprecedented scaffold surface areas and nanomorphologies for ceramic-based electrochemical energy conversion applications, e.g. solid oxide fuel cell (SOFC) electrodes.

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

A protocol for fabricating porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ) scaffolds at temperatures between 1,000 &#176;C and 1,400 &#176;C is presented.

Fabbricazione ad alta temperatura di Nanostrutturati di ossido di ittrio stabilizzato-Zirconia (YSZ) Ponteggi da<em&gt; In Situ</em&gt; Carbon Templating xerogel

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and forging. Adoption of this technique is proceeding despite disagreement concerning the underlying mechanism responsible for EAD. The experimental procedure described herein enables a more explicit study compared to previous EAD research by removing thermal effects, which are responsible for disagreement in interpreting previous EAD results. Furthermore, as the procedure described here enables EAD observation in situ and in real time in a transmission electron microscope (TEM), it is superior to existing post-mortem methods that observe EAD effects post-test. Test samples consist of a single crystal copper (SCC) foil having a free-standing tensile test section of nanoscale thickness, fabricated using a combination of laser and ion beam milling. The SCC is mounted to an etched silicon base that provides mechanical support and electrical isolation while serving as a heat sink. Using this geometry, even at high current density (~3,500 A/mm2), the test section experiences a negligible temperature increase (&#60;0.02 &#176;C), thus eliminating Joule heating effects. Monitoring material deformation and identifying the corresponding changes to microstructures, e.g. dislocations, are accomplished by acquiring and analyzing a series of TEM images. Our sample preparation and in situ experiment procedures are robust and versatile as they can be readily utilized to test materials with different microstructures, e.g., single and polycrystalline copper.

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Isolating electrical and thermal effects on electrically assisted deformation (EAD) is very difficult using macroscopic samples. Metallic sample micro- and nanostructures together with a custom test procedure have been developed to evaluate the impact of applied current on the formation without joule heating and evolution of dislocations on these samples.

Un metodo novello per<em&gt; In Situ</em&gt; Caratterizzazione elettromeccanica dei campioni di nanoscala

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and ...

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

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

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

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

Focused Ion Beam fabbricazione di Nanobatteries basati su LiPON litio allo stato solido per test In Situ

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

Installation Method to Enhance Quality Control for Fiber Reinforced Polymer Spike Anchors

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they can delay or even prevent debonding failure. However, a major concern faced by designers is the premature failure of the anchors due to stress concentration. Poor installation quality and preparation of the clearance holes can result in stress concentration that provokes this premature failure. This paper deals with an installation method that aims to reduce the impact of the stress concentration and to provide a proper quality control of the preparation of the drill hole. The method involves three parts: the drilling and cleaning of the holes, the smoothing of the hole edges with a customized drill bit, and the installation of the anchor itself, including the impregnation of the anchor dowel and its insertion. Anchor fans (the free length of the spikes) are then bonded to the external FRP reinforcement. For the end anchorage, and in the case of reinforcements with multiple plies, it is recommended that the anchor fan be inserted between two plies to assist the stress-transfer mechanism. 
The proposed procedure is complemented with a design approach for spike anchors, based on an extensive database. It is proposed that the design follow a number of steps, namely: selection of the anchor diameter and subsequent tensile strength of the connector (that is to say, the anchor before fanning out the free end), evaluation of the reduction in the tensile strength due to bending, provision of enough embedment to prevent slippage failure, and consideration of the number and spacing of anchors for a given reinforcement. In this sense, it should be noted that further research is needed in order to obtain a general expression for the contribution of spike anchors to overall bond strength of FRP reinforcements.

This manuscript presents a method for controlling the quality of installation for spike anchors designed to delay delamination of externally bonded fiber reinforced polymers. The protocol includes the preparation of the drill hole and the insertion process. The most influential parameters on the efficiency of the anchors are discussed.

Metodo di installazione per migliorare il controllo di qualità per fibra rinforzata polimero Spike ancore

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they ...

Three-Dimensional Ultrasonic Needle Tip Tracking with a Fiber-Optic Ultrasound Receiver

Ultrasound is frequently used for guiding minimally invasive procedures, but visualizing medical devices is often challenging with this imaging modality. When visualization is lost, the medical device can cause trauma to critical tissue structures. Here, a method to track the needle tip during ultrasound image-guided procedures is presented. This method involves the use of a fiber-optic ultrasound receiver that is affixed within the cannula of a medical needle to communicate ultrasonically with the external ultrasound probe. This custom probe comprises a central transducer element array and side element arrays. In addition to conventional two-dimensional (2D) B-mode ultrasound imaging provided by the central array, three-dimensional (3D) needle tip tracking is provided by the side arrays. For B-mode ultrasound imaging, a standard transmit-receive sequence with electronic beamforming is performed. For ultrasonic tracking, Golay-coded ultrasound transmissions from the 4 side arrays are received by the hydrophone sensor, and subsequently the received signals are decoded to identify the needle tip&#39;s spatial location with respect to the ultrasound imaging probe. As a preliminary validation of this method, insertions of the needle/hydrophone pair were performed in clinically realistic contexts. This novel ultrasound imaging/tracking method is compatible with current clinical workflow, and it provides reliable device tracking during in-plane and out-of-plane needle insertions.

Accurate and efficient visualization of invasive medical devices is extremely important in many ultrasound-guided minimally invasive procedures. Here, a method for localizing the spatial position of a needle tip relative to the ultrasound imaging probe is presented.

Tracking con un ricevitore di ultrasuono in fibra ottica a punta d'ago ad ultrasuoni tridimensionale

Ultrasound is frequently used for guiding minimally invasive procedures, but visualizing medical devices is often challenging with this imaging modality. ...

Experimental Procedure for Laboratory Studies of In Situ Burning : Flammability and Burning Efficiency of Crude Oil

A new method for the simultaneous study of the flammability and burning efficiency of fresh and weathered crude oil through two experimental laboratory setups is presented. The experiments are easily repeatable compared to operational scale experiments (pool diameter &#8805;2 m), while still featuring quite realistic in situ burning conditions of crude oil on water. Experimental conditions include a flowing water sub-layer that cools the oil slick and an external heat flux (up to 50 kW/m2) that simulates the higher heat feedback to the fuel surface in operational scale crude oil pool fires. These conditions enable a controlled laboratory study of the burning efficiency of crude oil pool fires that are equivalent to operational scale experiments. The method also provides quantitative data on the requirements for igniting crude oils in terms of the critical heat flux, ignition delay time as a function of the incident heat flux, the surface temperature upon ignition, and the thermal inertia. This type of data can be used to determine the required strength and duration of an ignition source to ignite a certain type of fresh or weathered crude oil. The main limitation of the method is that the cooling effect of the flowing water sub-layer on the burning crude oil as a function of the external heat flux has not been fully quantified. Experimental results clearly showed that the flowing water sub-layer does improve how representative this setup is of in situ burning conditions, but to what extent this representation is accurate is currently uncertain. The method nevertheless features the most realistic in situ burning laboratory conditions currently available for simultaneously studying the flammability and burning efficiency of crude oil on water.

Experimental Procedure for Laboratory Studies of In Situ Burning : Flammability and Burning Efficiency of Crude Oil

Here, we present a protocol to simultaneously study the flammability and burning efficiency of fresh and weathered crude oil under conditions that simulate in situ burning operations on the sea.

Procedura sperimentale per studi di laboratorio di In Situ di masterizzazione: infiammabilità ed efficienza di combustione del petrolio greggio

A new method for the simultaneous study of the flammability and burning efficiency of fresh and weathered crude oil through two experimental laboratory ...

Design and Fabrication of an Optical Fiber Made of Water

In this report, an optical fiber of which the core is made solely of water, while the cladding is air, is designed and manufactured. In contrast with solid-cladding devices, capillary oscillations are not restricted, allowing the fiber walls to move and vibrate. The fiber is constructed by a high direct current (DC) voltage of several thousand volts (kV) between two water reservoirs that creates a floating water thread, known as a water bridge. Through the choice of micropipettes, it is possible to control the maximal diameter and length of the fiber. Optical fiber couplers, at both sides of the bridge, activate it as an optical waveguide, allowing researchers to monitor the water fiber capillary body waves through transmission modulation and, therefore, deducing changes in surface tension.
Co-confining two important wave types, capillary and electromagnetic, opens a new path of research in the interactions between light and liquid-wall devices. Water-walled microdevices are a million times softer than their solid counterparts, accordingly improving the response to minute forces.

This protocol describes the design and manufacture of a water bridge and its activation as a water fiber. The experiment demonstrates that capillary resonances of the water fiber modulate its optical transmission.

Progettazione e fabbricazione di una fibra ottica fatta di acqua

In this report, an optical fiber of which the core is made solely of water, while the cladding is air, is designed and manufactured. In contrast with ...