Questa ricerca è supportata da un numero di concessione 1029547 dal National Science Foundation. Gli autori desiderano ringraziare DJ Welker da Paradigma Optics Inc. per fornire i segmenti in fibra iniziali e il ridisegno della fibra ottica finale. Autori riconoscono anche Steven Hardcastle e Heather A. Owen per SEM imaging.

1. Realizzazione di un Disordine fibra ottica polimerica <ol><li> Diffondere circa 200 dei trefoli PMMA su un tavolo e diffondere lo stesso numero di trefoli PS sopra il PMMA. Mescolare e riempire i filamenti. Ripetere questa procedura fino a 40.000 fili di PMMA sono mescolati in modo casuale con 40.000 fili di PS. </li><li> Montare i fili a caso misti in una preforma quadrata con un lato larghezza di circa 2,5 pollici. </li><li> Disegnare la preforma in una fibra ottica con un diametro di 250 pm. La preforma viene disegnata Ottica Paradigm Incorporated utilizzando la loro procedura standard 16. </li></ol> 2. Imaging l&#39;indice di rifrazione Profilo della fibra Disordinata <ol><li> Utilizzare un SEM come Topcon ABT all&#39;immagine del profilo d&#39;indice di rifrazione della fibra ottica risultante. </li><li> Immergere i campioni di polimero in fibra ottica in azoto liquido per circa 10 minuti e poi rompere a metà. </li><li> Immergere le punte spezzate dei campioni in alcool etilico. Keep la temperatura della soluzione a circa 65 ° C. Lasciare i campioni nella soluzione per circa 3 minuti, fino a quando l&#39;alcol etilico scioglie i siti PMMA nella fibra. </li><li> Cappotto ogni campione con uno strato di 10 nm di spessore di Au / Pd e posizionare il campione nella camera del SEM. </li></ol> 3. Preparazione dei campioni di fibre per la caratterizzazione ottica <ol><li> Preparare 5 centimetri campioni di fibre lunghe. </li><li> Scaldare una lama curva a 65 ° C, e la fibra a 37 ° C. Utilizzando le giuste temperature impedisce la deformazione della punta della fibra che può verificarsi nel processo di scissione. </li><li> Allineare la punta della fibra su una superficie di taglio, in modo che un pulito, taglio perpendicolare può essere fatto. Posizionare la lama sul lato della fibra, quindi fare ruotare rapidamente attraverso. </li><li> Ispezionare la punta della fibra usando un microscopio ottico per assicurarsi che la punta della fibra viene tagliata perpendicolarmente ai lati della fibra. Mantenere la lama di rasoio ad angolo retto nel processo cleaving per prevenire ribaltamento dei the punta. </li><li> Utilizzare una carta di lucidatura come Thorlabs LFG03P alluminio lucidatura carta ossido (0,3 micron) per lucidare i campioni di fibre. Per lucidare l&#39;estremità della fibra, tenerlo in un paio di pinzette, con le pinze di presa della fibra a circa 1,5 mm dalla faccia da lucidare. Disegnare la fibra sopra la carta lungo un pollice di figura-8 a forma di sentieri, circa otto volte. Percorsi figura-8-sagomati garantiscono che l&#39;intera punta è lucidato. </li></ol> 4. Misurare il fascio Profilo del Propagato fascio nei campioni di fibre <ol><li> Coppia il laser He-Ne in una fibra SMF630hp utilizzando un obiettivo 20X e due specchi piani. Posizionare i specchi piani in stadi con due gradi di libertà. Posizionare l&#39;obiettivo su un palco con tre gradi di libertà. Inizialmente mantenere la fibra SMF una distanza di 8 mm dalla punta obiettivo. Utilizzando le manopole sui supporti dello specchio e il titolare obiettivo, illuminare la luce laser per la punta della fibra. Collegare l&#39;altro lato della SMF di un misuratore di potenza. Coppia di alimentazione nella SMF utilizzando le manopole ai titolari specchio così come le manopole trasversali sul supporto obiettivo. L&#39;efficienza di accoppiamento può essere aumentata in modo significativo utilizzando la manopola di posizionamento longitudinale sul supporto obiettivo. Una potenza di 1 mW accoppiata è sufficiente per le misurazioni. </li><li> Coppia la fibra SMF630hp alla fibra ottica polimerica usando Thorlabs MAX343 stadio motorizzato. La fase motorizzato può essere spostato nelle tre direzioni cartesiane. Usando i gradi di libertà trasversali, la fibra SMF coppia al centro della punta della fibra polimerica. Utilizzando lo spostamento longitudinale del palcoscenico, posizionare la fibra SMF più vicino possibile alla fibra polimerica. Un piccolo traferro tra il polimero e fibra SMF riduce l&#39;espansione della trave. Posizionare l&#39;intera configurazione su un secondo stadio motorizzato che si muove in direzione longitudinale. Il secondo stadio motorizzato viene utilizzato per l&#39;imaging come verrà descritto in 4.4. </li><li> Utilizzando un m otticaicroscope e uno specchio rettangolo, monitorare la posizione della SMF e fibra polimerica per assicurarsi che il SMF è accoppiato al centro della fibra polimerica, e che il traferro tra le due fibre è il più piccolo possibile. Una piccola inclinazione nella punta fibra polimerica o deformazioni nella punta fibra polimerica causa di scindere lucidare o processi può limitare il minimo traferro tra SMF e fibra polimerica. Un piccolo spazio tra le fibre è necessaria perché la fibra SMF dovrebbe essere in grado di muoversi sulla punta della fibra polimerica. Collocare il SMF al centro della fibra polimerica unicamente per facilitare il processo di accoppiamento. Durante l&#39;esperimento, trasversalmente spazzare il fascio incidente che esce dal SMF attraverso la punta della fibra polimerica per osservare localizzazione in diverse regioni del fibre polimeriche. </li><li> Utilizzare una telecamera CCD fascio profiler per misurare l&#39;uscita della fibra usando un obiettivo 40X. Prima, saturare la camera CCD per monitorare i confini della fibra polimerica.Usando le manopole sul supporto obiettivo, assicurarsi che i confini della fibra del polimero possono essere osservati sul CCD. </li><li> Utilizzare uno stadio motorizzato che muove l&#39;intero setup (descritto in 4.2) longitudinalmente, assicurarsi che l&#39;immagine sul CCD è focalizzata spostando il setup via o verso l&#39;obiettivo 40X mentre il CCD e obiettivo sono fissi. Come metrica per la messa a fuoco, un profilo immaginata sul CCD dovrebbe avere la dimensione minima di messa a fuoco. Una immagine focalizzata del fascio non dovrebbe essere avvolgimento visivamente. </li><li> Muovere il fascio incidente sulla punta ingresso e misurare l&#39;intensità del raggio di uscita per varie posizioni fascio incidente. Raccogliere i dati per 5 diverse posizioni del fascio incidente. Effettuare le misurazioni per 20 campioni di fibre e di raccogliere un totale di 100 misure diverse. </li></ol>

<ol>
	<li>Anderson, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Absence+of+diffusion+in+certain+random+lattices.">Absence of diffusion in certain random lattices.</a> Phys. Rev. 109, 1492-1505 (1958).</li><li>John, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strong+localization+of+photons+in+certain+disordered+dielectric+super+lattices.">Strong localization of photons in certain disordered dielectric super lattices.</a> Phys. Rev. Lett. 58, 2486-2489 (1987).</li><li>Anderson, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+question+of+classical+localization:+a+theory+of+white+paint?.">The question of classical localization: a theory of white paint?.</a> Phil. Mag. B. 52, 505-509 (1985).</li><li>Wiersma, D. S., Bartolini, P., Lagendijk, A., Righini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localization+of+light+in+a+disordered+medium.">Localization of light in a disordered medium.</a> Nature. 390, 671-673 (1997).</li><li>Dalichaouch, R., Armstrong, J. P., Schultz, S., Platzman, P. M., McCall, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+localization+by+two-dimensional+random+scattering.">Microwave localization by two-dimensional random scattering.</a> Nature. 354, 53-55 (1991).</li><li>Lagendijk, A. D., de Vries, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transverse+localization+of+light.">Transverse localization of light.</a> Phys. Rev. Lett. 62, 47 (1989).</li><li>Schwartz, T., Bartal, G., Fishman, S., Segev, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transport+and+Anderson+localization+in+disordered+two+dimensional+photonic+lattices.">Transport and Anderson localization in disordered two dimensional photonic lattices.</a> Nature. 446, 52-55 (2007).</li><li>Szameit, A., Kartashov, Y. V., Zeil, P., Dreisow, F., Heinrich, M., Keil, R., Nolte, S., Tunnermann, A., Vysloukh, V. A., Torner, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wave+localization+at+the+boundary+of+disordered+photonic+lattices.">Wave localization at the boundary of disordered photonic lattices.</a> Opt. Lett. 35, 1172-1174 (2010).</li><li>Martin, L., Giuseppe, G. D., Perez-Leij, A. a., Keil, R., Dreisow, F., Heinrich, M., Nolte, S., Szameit, A., Abouraddy, A. F., Christodoulides, D. N., Saleh, B. E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anderson+localization+in+optical+waveguide+arrays+with+off-diagonal+coupling+disorder.">Anderson localization in optical waveguide arrays with off-diagonal coupling disorder.</a> Opt. Express. 19, 13636-13646 (2011).</li><li>Lahini, Y., Avidan, A., Pozzi, F., Sorel, M., Morandotti, R., Christodoulides, D. N., Silberberg, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anderson+localization+and+nonlinearity+in+one-dimensional+disordered+photonic+lattices.">Anderson localization and nonlinearity in one-dimensional disordered photonic lattices.</a> Phys. Rev. Lett. 100, 013906 (2008).</li><li>Karbasi, S., Mirr, C. R., Yarandi, P. G., Frazier, R. J., Koch, K. W., Mafi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+transverse+Anderson+localization+in+an+optical+fiber.">Observation of transverse Anderson localization in an optical fiber.</a> Opt. Lett. 37, 2304-2306 (2012).</li><li>Karbasi, S., Mirr, C. R., Frazier, R. J., Yarandi, P. G., Koch, K. W., Mafi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detailed+investigation+of+the+impact+of+the+fiber+design+parameters+on+the+transverse+Anderson+localization+of+light+in+disordered+optical+fibers.">Detailed investigation of the impact of the fiber design parameters on the transverse Anderson localization of light in disordered optical fibers.</a> Opt. Express. 20, 18692-18706 (2012).</li><li>Karbasi, S., Koch, K. W., Mafi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple-beam+propagation+in+an+Anderson+localized+optical+fiber.">Multiple-beam propagation in an Anderson localized optical fiber.</a> Opt. Express. 21, (2013).</li><li>Abdi, O., Wong, K. C., Hassan, T., Peters, K. J., Kowalsky, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cleaving+of+solid+single+mode+polymer+optical+fiber+for+strain+sensor+applications.">Cleaving of solid single mode polymer optical fiber for strain sensor applications.</a> Opt. Commun. 282, 856-861 (2009).</li><li>Karbasi, S., Koch, K. W., Mafi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+modal+perspective+on+the+transverse+Anderson+localization+of+light+in+disordered+optical+lattices.">A modal perspective on the transverse Anderson localization of light in disordered optical lattices.</a> arXiv. 1301.2385v1, (2013).</li><li>Karbasi, S., Hawkins, T., Ballato, J., Koch, K. W., Mafi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transverse+Anderson+localization+in+a+disordered+glass+optical+fiber.">Transverse Anderson localization in a disordered glass optical fiber.</a> Opt. Mater. Express. 2, 1496-1503 (2012).</li></ol>

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.

Nel processo di estrazione della fibra, il profilo dell&#39;indice di rifrazione non rimane costante per più di un metro, sia per gli incroci dei fili in fibra originali e anche a causa delle variazioni del diametro delle fibre nel processo di estrazione. Ci aspettiamo che un processo di estrazione più stabile contribuisce a fabbricare una fibra ottica che è invariante su lunghezze di fibra più lunghi rispetto a quello riportato qui. Nel preparare un campione per la formazione immagine S...

In un lavoro teorico di PW Anderson 1, è stato dimostrato che in presenza di disordine in un sistema elettronico quantistico, si ferma il processo di diffusione e stati elettronici localizzati sviluppano. Anderson localizzazione è un fenomeno ondulatorio che può verificarsi anche per onde classiche come luce. Poiché la previsione teorica di localizzazione di Anderson in ottica 2,3, ci sono stati molti sforzi per realizzare questo fenomeno sperimentalmente con onde elettromagnetiche 4,5. Tuttavia, è stato molto difficile ottenere una forte localizzazione perché le sezioni trasversali di scattering ottiche sono spesso troppo piccole per il contrasto basso indice di rifrazione della maggior parte dei materiali ottici. Nel 1989, De Raedt et al. 6 hanno mostrato che è possibile osservare la localizzazione Anderson in un sistema ottico disordinato quasi-bidimensionale con contrasti bassi di indice di rifrazione. Essi hanno dimostrato che se il disturbo è confinata al piano trasversale di un puntelloagating onda in un mezzo longitudinalmente invariante, il fascio può rimanere confinato in una piccola regione in direzione trasversale a causa della forte dispersione trasversale. Trasversale localizzazione di Anderson è stato osservato in guide d&#39;onda bidimensionali che sono stati creati utilizzando modelli di interferenza in un cristallo foto-refrattiva 7. Silice fusa è l&#39;altro mezzo che è stato utilizzato per l&#39;osservazione di localizzazione trasversale Anderson 8,9, dove disordinati guide d&#39;onda vengono scritti con impulsi a femtosecondi lungo il campione. La differenza dell&#39;indice di rifrazione di siti disordinati nei suddetti sistemi sono dell&#39;ordine di 10 -4, quindi il raggio di localizzazione è piuttosto grande. Inoltre, le guide d&#39;onda tipiche non sono di solito più lungo di qualche centimetro, pertanto, non può essere pratico per le applicazioni di guida d&#39;onda. Si evidenzia che l&#39;osservazione di traverso la localizzazione di Anderson in una guida d&#39;onda unidimensionale disordinata stato riferito in precedenza in Ref 10. La fibra ottica sviluppata qui ha diversi vantaggi rispetto alle precedenti realizzazioni di traverso localizzazione Anderson per applicazioni guidata di onde 11,12. Prima, la grande differenza di rifrazione 0,1 tra i siti disordine dei risultati fibre in un piccolo fascio localizzato paragonabile al raggio del fascio di fibre ottiche regolare. In secondo luogo, la fibra ottica polimerica disordinata può essere reso molto più lungo delle guide d&#39;onda disordinati scritti esternamente in cristalli fotorifrattivi o silice fusa. Siamo stati in grado di osservare trasversale localizzazione di Anderson in un 60-cm-fibra lunga 11. In terzo luogo, la fibra ottica polimerica disordinato è flessibile, rendendo più pratico per le applicazioni reali dispositivo di livello mondiale che si basano sul trasporto di onde di luce in fibre 13. Per fabbricare la fibra ottica disordinata, 40.000 fili di PMMA e 40.000 fili di PS erano casualmente mista, in cui ogni stred era lunga 8 centimetri di lunghezza e 250 micron di diametro. I filamenti casualmente miste sono stati assemblati in un quadrato di sezione preforma con un lato-larghezza di circa 2,5 pollici. La preforma è stato poi elaborato ad una fibra ottica quadrato con un lato di larghezza di circa 250 micron (Figura 1). Al fine di mescolare in modo casuale i fili in fibra originali, diffondiamo uno strato di PMMA filamenti in fibra su un grande tavolo, aggiunto uno strato di filamenti di fibra di PS, e poi li misti a caso insieme. La procedura è stata ripetuta molte volte fino ad ottenere una buona miscela casuale. Abbiamo utilizzato un microscopio elettronico a scansione (SEM) per l&#39;immagine del profilo d&#39;indice di rifrazione della fibra ottica polimerica disordinata. Tecniche cleaving regolari come usando una lama tagliente riscaldata non possono essere utilizzati per preparare i campioni di fibre per la formazione immagine SEM di fine fibra di mappare suo profilo dell&#39;indice di rifrazione, perché la lama danneggi la morfologia della fibra finale. Lucidatura della fibra ha un impatto negativo simile sulla °qualità e della fine della fibra. Per preparare i campioni di alta qualità per la formazione immagine SEM, siamo sommersi ogni fibra in azoto liquido per alcuni minuti e poi si è rotto la fibra, se fatto su campioni di fibre sufficienti, questo metodo si traduce in un paio di pezzi in fibra di buoni (circa il 15% di successo rate) con superfici di fascia molto alta qualità e liscia per la formazione immagine SEM. Abbiamo poi utilizzato un 70% di soluzione di alcool etilico a 60 ° C per circa 3 minuti per sciogliere i siti PMMA all&#39;estremità della fibra; esposizione più lunga può disintegrare l&#39;intera estremità della fibra. Abbiamo poi rivestito i campioni con Au / Pd e li mise nella camera di SEM. La zoomata Immagine SEM della fibra disordinata polimero ottico è mostrato in Figura 2. I siti sono grigio chiaro PS ed i siti scuri sono in PMMA. La larghezza totale dell&#39;immagine è di 24 micron, dove le più piccole caratteristiche dimensioni in questa immagine sono ~ 0.9 micron, corrispondenti alle singole dimensioni del sito dei filamenti di fibra, dopo il processo di estrazione. Al fine di caratteRize le proprietà di guida d&#39;onda della fibra ottica disordinata, abbiamo utilizzato un laser He-Ne a 633 nm di lunghezza d&#39;onda. Il laser He-Ne è accoppiata ad un singolo modo SMF630hp fibra ottica con un diametro del campo modalità di circa 4 micron, che viene poi Butt-accoppiati alla fibra ottica polimerica disordinata utilizzando uno stadio ad alta precisione motorizzato. L&#39;uscita viene poi ripreso in una telecamera CCD beam profiler utilizzando un obiettivo 40X. Nella prima serie di esperimenti, abbiamo scelto 20 differenti campioni di fibre disordinate, ogni 5 cm di lunghezza, la lunghezza di 5 cm è stato scelto in base alla lunghezza di propagazione nelle nostre simulazioni numeriche. Le simulazioni numeriche della fibra disordinata sono in genere richiede molto tempo, anche su un cluster di calcolo ad alte prestazioni con 1.100 elementi. La piena trasversale localizzazione Anderson per la lunghezza d&#39;onda di 633 nm avviene solo dopo circa 2,5 cm di propagazione 11,12, quindi, abbiamo deciso che la lunghezza di 5 cm è sufficiente per i nostri scopi. A causa della stocnatura hastic della localizzazione Anderson, abbiamo bisogno di ripetere entrambi gli esperimenti e le simulazioni per 100 realizzazioni, al fine di raccogliere dati statistici sufficienti per confrontare i valori sperimentali e numerici del diametro medio raggio. In pratica, 100 misure differenti sono ottenuti prendendo cinque misurazioni separate spazialmente su ciascuno dei 20 diversi campioni di fibre disordinati. È abbastanza difficile preparare le fibre ottiche polimeriche disordinati per misure, rispetto a fibre ottiche di vetro. Ad esempio, non si può usare la congiunzione avanzate e strumenti di lucidatura e le tecniche che sono ben sviluppati per la fibra a base di silice standard. Una procedura raffinato per la scissione e la lucidatura fibre ottiche polimeriche è stata riportata da Abdi et al 14,. Abbiamo usato i loro metodi con qualche piccola modifica per preparare i nostri campioni di fibre. Per aderire una fibra ottica polimerica disordinata, una curva lama di un taglierino viene riscaldata a 65 °, C, e la fibra a 37 ° C. La punta della fibra è allineata su una superficie di taglio in modo che un taglio perpendicolare può essere fatto. La lama è posizionato sul lato della fibra, e rapidamente rotolò. L&#39;intero processo di sfaldatura dovrebbe essere fatto il più velocemente possibile per garantire che le temperature della lama e la fibra non cambiano notevolmente. Dopo fendendo la fibra e ispezionarlo al microscopio ottico, l&#39;estremità della fibra è lucidato con fogli di lappatura della fibra standard (0,3 micron Thorlabs LFG03P ossido di alluminio lucidatura Paper) per garantire che eventuali piccole imperfezioni sono rimossi. Per lucidare l&#39;estremità della fibra, si è svolta in un paio di pinzette con le pinze che tengono la fibra a circa 1,5 mm dalla superficie frontale di essere lucido. La fibra viene disegnata la carta nel lungo un pollice figura-8-shaped percorsi, circa otto volte. Lucidatura i risultati in fibra di bordi più regolari ad ispezione al microscopio ottico. Inoltre, la lucidatura facilita accoppiamento corretto di un locamacchia lizzata nella fibra, che a sua volta riduce l&#39;attenuazione sia nel giunto e anche nella distanza di propagazione iniziale prima localizzato il punto è formato. Abbiamo usato una telecamera CCD fascio profiler di immagine l&#39;intensità del fascio di uscita. Il profilo di intensità di campo vicino è stata catturata con un obiettivo 40X. Per trovare i confini della fibra, abbiamo saturato il CCD aumentando la potenza della luce in arrivo dalla fibra SMF630hp. Dopo aver rilevato il profilo di intensità del fascio localizzato rispetto ai confini, abbiamo impostato il CCD fascio Profiler per l&#39;opzione auto-esposizione. Abbiamo usato l&#39;immagine del profilo di intensità per calcolare il raggio del fascio effettivo. Al fine di eliminare l&#39;effetto del rumore ambientale, abbiamo calibrato nostra procedura di elaborazione dell&#39;immagine per garantire che si ottiene il diametro del fascio atteso della fibra SMF630hp. Il valore medio misurato del raggio trave e le sue variazioni intorno al valore medio concorda bene con il numesimulazioni mochimico, come mostrato in rif. 11. Il profilo del fascio di uscita nella fibra polimerica segue chiaramente un cambiamento nella posizione del fascio incidente come mostrato in Refs. 11,12,13. Un ampio studio dell&#39;impatto dei parametri di progetto, quali le dimensioni del sito disordine e la lunghezza d&#39;onda incidente sul raggio del fascio del fascio localizzato è stata presentata in Refs. 12,15.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>poly (methyl methacrylate) (PMMA)</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>polystyrene (PS)</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70% ethyl alcohol solution at 65 &deg;C</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication and characterization of disordered polymer optical fibers for transverse anderson localization of light

Sviluppiamo e caratterizzare una fibra ottica polimerica disordinata che utilizza trasversale localizzazione Anderson come un meccanismo waveguiding romanzo. La fibra ottica polimerica sviluppato è composto di 80.000 filamenti di poli (metilmetacrilato) (PMMA) e polistirene (PS), che sono mescolati e trascinati in una sezione trasversale di fibra ottica quadrato con un lato di larghezza 250 pm casualmente. Inizialmente, ogni filo è di 200 micron di diametro e 8 centimetri di lunghezza. Durante il processo di miscelazione dei fili in fibra originali, le fibre si incrociano tra loro, tuttavia, un grande rapporto di stiro garantisce che il profilo di indice di rifrazione è invariante lungo la lunghezza della fibra per parecchie decine di centimetri. La grande differenza dell&#39;indice di rifrazione di 0,1 tra i siti disordinati risultati in un piccolo raggio fascio localizzato che è paragonabile al raggio del fascio di fibre ottiche convenzionali. La luce di ingresso viene lanciato da una fibra standard di singolo modo ottico con il metodo testa a testa di accoppiamento e la near-field fascio in uscita dalla fibra disordinata viene ripreso con un obiettivo 40X e una camera CCD. Il diametro del raggio di uscita ben si accorda con i risultati attesi dalle simulazioni numeriche. La fibra ottica disordinata presentato in questo lavoro è la prima implementazione a livello di dispositivo di localizzazione di Anderson in 2D, e può potenzialmente essere utilizzato per il trasporto delle immagini e sistemi di comunicazione ottica a corto raggio.

L&#39;immagine SEM della fibra lucidato è mostrato in Figura 1. L&#39;immagine SEM in Figura 1 mostra che, per la maggior parte delle regioni di punta della fibra, la qualità polacca è buona. L&#39;immagine SEM dei campioni di fibre con le loro estremità disciolti in soluzione di alcool etilico, la Figura 2, mostra i siti di PMMA in siti scure e PS in sfumature di grigio. L&#39;immagine SEM di Figura 2 è ingrandita su una larghezza di 24 micron del...

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

Sviluppiamo e caratterizzare una fibra ottica polimerica disordinata che utilizza trasversale localizzazione Anderson come un meccanismo waveguiding romanzo. Questa fibra microstrutturata può trasportare un piccolo fascio localizzato con un raggio che è paragonabile al raggio del fascio di fibre ottiche convenzionali.

Fabbricazione e caratterizzazione di polimeri disordinati fibre ottiche per la Trasversale localizzazione di Anderson di Luce

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

fabrication-characterization-disordered-polymer-optical-fibers-for

Research

JoVE Journal

Engineering

11.3K Views.  University of Wisconsin-Milwaukee. Sviluppiamo e caratterizzare una fibra ottica polimerica disordinata che utilizza trasversale localizzazione Anderson come un meccanismo waveguiding romanzo. Questa fibra microstrutturata può trasportare un piccolo fascio localizzato con un raggio che è paragonabile al raggio del fascio di fibre ottiche convenzionali.

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Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view and for its considerable potential for practical applications. Slow light photonic crystal waveguides, in particular, have played a major part and have been successfully employed for delaying optical signals1-4 and the enhancement of both linear5-7 and nonlinear devices.8-11
Photonic crystal cavities achieve similar effects to that of slow light waveguides, but over a reduced band-width. These cavities offer high Q-factor/volume ratio, for the realization of optically12 and electrically13 pumped ultra-low threshold lasers and the enhancement of nonlinear effects.14-16 Furthermore, passive filters17 and modulators18-19 have been demonstrated, exhibiting ultra-narrow line-width, high free-spectral range and record values of low energy consumption.
To attain these exciting results, a robust repeatable fabrication protocol must be developed. In this paper we take an in-depth look at our fabrication protocol which employs electron-beam lithography for the definition of photonic crystal patterns and uses wet and dry etching techniques. Our optimised fabrication recipe results in photonic crystals that do not suffer from vertical asymmetry and exhibit very good edge-wall roughness. We discuss the results of varying the etching parameters and the detrimental effects that they can have on a device, leading to a diagnostic route that can be taken to identify and eliminate similar issues.
The key to evaluating slow light waveguides is the passive characterization of transmission and group index spectra. Various methods have been reported, most notably resolving the Fabry-Perot fringes of the transmission spectrum20-21 and interferometric techniques.22-25 Here, we describe a direct, broadband measurement technique combining spectral interferometry with Fourier transform analysis.26 Our method stands out for its simplicity and power, as we can characterise a bare photonic crystal with access waveguides, without need for on-chip interference components, and the setup only consists of a Mach-Zehnder interferometer, with no need for moving parts and delay scans.
When characterising photonic crystal cavities, techniques involving internal sources21 or external waveguides directly coupled to the cavity27 impact on the performance of the cavity itself, thereby distorting the measurement. Here, we describe a novel and non-intrusive technique that makes use of a cross-polarised probe beam and is known as resonant scattering (RS), where the probe is coupled out-of plane into the cavity through an objective. The technique was first demonstrated by McCutcheon et al.28 and further developed by Galli et al.29

Use of photonic crystal slow light waveguides and cavities has been widely adopted by the photonics community in many differing applications. Therefore fabrication and characterization of these devices are of great interest. This paper outlines our fabrication technique and two optical characterization methods, namely: interferometric (waveguides) and resonant scattering (cavities).

Fabbricazione e caratterizzazione di guide d&#39;onda fotoniche di cristallo di luce lenta e cavità

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

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Quasi-light Storage for Optical Data Packets

Today's telecommunication is based on optical packets which transmit the information in optical fiber networks around the world. Currently, the processing of the signals is done in the electrical domain. Direct storage in the optical domain would avoid the transfer of the packets to the electrical and back to the optical domain in every network node and, therefore, increase the speed and possibly reduce the energy consumption of telecommunications. However, light consists of photons which propagate with the speed of light in vacuum. Thus, the storage of light is a big challenge. There exist some methods to slow down the speed of the light, or to store it in excitations of a medium. However, these methods cannot be used for the storage of optical data packets used in telecommunications networks. Here we show how the time-frequency-coherence, which holds for every signal and therefore for optical packets as well, can be exploited to build an optical memory. We will review the background and show in detail and through examples, how a frequency comb can be used for the copying of an optical packet which enters the memory. One of these time domain copies is then extracted from the memory by a time domain switch. We will show this method for intensity as well as for phase modulated signals.

The article describes a procedure to store optical data packets with an arbitrary modulation, wavelength, and data rate. These packets are the basis of modern telecommunications.

Stoccaggio Quasi-luce per ottiche pacchetti di dati

Today's telecommunication is based on optical packets which transmit the information in optical fiber networks around the world. Currently, the processing ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical Saturable Transitions (POST). In this technique the chemical properties of organic photochromic molecules that undergo single-photon reactions are exploited, enabling rapid top-down nanopatterning over large areas at low light intensities, thereby, allowing for the circumvention of the far-field diffraction barrier.4 Simple, cost-effective, high throughput and resolution alternatives to nanopatterning are being explored, such as, two-photon polymerization5,6, beam pen lithography (BPL)7, scanning electron beam lithography (SEBL), and focused ion beam (FIB) patterning. However, multi-photon approaches require high light intensities, which limit their potential for high throughput and offer low image contrast. Although, electron and ion beam lithographic processes offer increased resolution, the serial nature of the process is limited to slow writing speeds, which also prevents patterning of features over large areas. Beam-pen lithography is an approach towards parallel near-field optical lithography. However, the gap between the source of the beam and the surface of the photoresist needs to be controlled extremely precisely for good pattern uniformity and this is very challenging to accomplish for large arrays of beams. Patterning via Optical Saturable Transitions (POST) is an alternative optical nanopatterning technique for patterning sub-wavelength features1-3. Since this technique uses single photons instead of electrons, it is extremely fast and does not require high light intensities1-3, opening the door to massive parallelization.

We report that the diffraction limit of conventional optical lithography can be overcome by exploiting the transitions of organic photochromic derivatives induced by their photoisomerization at low light intensities.1-3 This paper outlines our fabrication technique and two locking mechanisms, namely: dissolution of one photoisomer and electrochemical oxidation.

Patterning via ottici saturabili Transitions - fabbricazione e la caratterizzazione

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Fabrication and Operation of a Nano-Optical Conveyor Belt

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological and physical sciences over the past few decades. The progress made in this field invites further study of even smaller systems and at a larger scale, with tools that could be distributed more easily and made more widely available. Unfortunately, the fundamental laws of diffraction limit the minimum size of the focal spot of a laser beam, which makes particles smaller than a half-wavelength in diameter hard to trap and generally prevents an operator from discriminating between particles which are closer together than one half-wavelength. This precludes the optical manipulation of many closely-spaced nanoparticles and&#160;limits the&#160;resolution of optical-mechanical systems. Furthermore, manipulation using focused beams requires beam-forming or steering optics, which can be very bulky and expensive. To address these limitations in the system scalability of conventional optical trapping our lab has devised an alternative technique which utilizes near-field optics to move particles across a chip. Instead of focusing laser beams in the far-field, the optical near field of plasmonic resonators produces the necessary local optical intensity enhancement to overcome the restrictions of diffraction and manipulate particles at higher resolution. Closely-spaced resonators produce strong optical traps which can be addressed to mediate the hand-off of particles from one to the next in a conveyor-belt-like fashion. Here, we describe how to design and produce a conveyor belt using a gold surface patterned with plasmonic C-shaped resonators and how to operate it with polarized laser light to achieve super-resolution nanoparticle manipulation and transport. The nano-optical conveyor belt chip can be produced using lithography techniques and easily packaged and distributed.

The scalability and resolution of conventional optical manipulation techniques are limited by diffraction. We circumvent the diffraction limit and describe a method of optically transporting nanoparticles across a chip using a gold surface patterned with a path of closely spaced C-shaped plasmonic resonators.

Fabbricazione e funzionamento di un nano-ottica Nastro trasportatore

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological ...

Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong suppression at a single wavelength requires that all cores have matching transmission profiles. These gratings cannot be inscribed using the same method as for single-core fibers because the curved surface of the cladding acts as a lens, focusing the incoming UV laser beam and causing variations in exposure between cores. Therefore we use an additional optical element to ensure that the beam shape does not change while passing through the cross-section of the multicore fiber. This consists of a glass capillary tube which has been polished flat on one side, which is then placed over the section of the fiber to be inscribed. The laser beam enters the fiber through the flat surface of the capillary tube and hence maintains its original dimensions. This paper demonstrates the improvements in core-to-core uniformity for a 7-core fiber using this method. The technique can be generalized to larger multicore fibers.

We describe a technique for inscribing identical fiber Bragg gratings into each core of a multicore fiber. This is achieved by introducing an additional surface into the optical path to mitigate lensing by the curved surface of the fiber cladding.

Scrivendo di Bragg in fibra Multicore

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong ...

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope for MEMS Inspection and Characterization

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and automotive. However, effective inspection and characterization metrology systems are needed to ensure the functional reliability of MEMS. This study presents a system based on digital holography as a tool for MEMS metrology. Digital holography has gained increasing attention in the past 20 years. With the fast development and decreasing cost of sensor arrays, resolution of such systems has increased broadening potential applications. Thus, it has attracted attention from both research and industry sides as a potential reliable tool for industrial metrology. Indeed, by recording the interference pattern between an object beam (which contains sample height information) and a reference beam on a CCD camera, one can retrieve the quantitative phase information of an object. However, most of digital holographic systems are bulky and thus not easy to implement on industry production lines. The novelty of the system presented is that it is lens-less and thus very compact. In this study, it is shown that the Compact Digital Holographic Microscope (CDHM) can be used to evaluate several characteristics typically consider as criteria in MEMS inspections. The surface profiles of MEMS in both static and dynamic conditions are presented. Comparison with AFM is investigated to validate the accuracy of the CDHM.

We present a compact reflection digital holographic system (CDHM) for inspection and characterization of MEMS devices. A lens-less design using a diverging input wave providing natural geometrical magnification is demonstrated. Both static and dynamic studies are presented.

Lens-meno compatta digitale olografico microscopio per MEMS di ispezione e caratterizzazione

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

La stampa Fabbricazione di massa eterogiunzione celle solari e<em&gt; In Situ</em&gt; Morfologia Caratterizzazione

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Free-form Light Actuators &#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted researchers&#39; attention in many fields. Most of the studies focused on macroscopic LCE structures (films, fibers) and their miniaturization is still in its infancy. Recently developed lithography techniques, e.g., mask exposure and replica molding, only allow for creating 2D structures on LCE thin films. Direct laser writing (DLW) opens access to truly 3D fabrication in the microscopic scale. However, controlling the actuation topology and dynamics at the same length scale remains a challenge.
In this paper we report on a method to control the liquid crystal (LC) molecular alignment in the LCE microstructures of arbitrary three-dimensional shape. This was made possible by a combination of direct laser writing for both the LCE structures as well as for micrograting patterns inducing local LC alignment. Several types of grating patterns were used to introduce different LC alignments, which can be subsequently patterned into the LCE structures. This protocol allows one to obtain LCE microstructures with engineered alignments able to perform multiple opto-mechanical actuation, thus being capable of multiple functionalities. Applications can be foreseen in the fields of tunable photonics, micro-robotics, lab-on-chip technology and others.

Free-form Light Actuators &amp;#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Here, we fabricate 3D polymeric micro/nano structures in which both the shape and the molecular alignment can be engineered with nanometer scale accuracy by the use of direct laser writing. Light induced deformation of several types of liquid crystalline elastomer microstructures can be controlled in the microscopic scale.

Free-forma Attuatori Light - Fabbricazione e Controllo di attuazione in scala microscopica

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors (MKIDs) for the detection of faint astrophysical signatures, as well as for quantum computing applications and materials characterization. In this paper, procedures are presented for the fabrication and characterization of thin-film superconducting microwave resonators. The fabrication methodology allows for the realization of superconducting transmission-line resonators with features on both sides of an atomically smooth single-crystal silicon dielectric. This work describes the procedure for the installation of resonator devices into a cryogenic microwave testbed and for cool-down below the superconducting transition temperature. The set-up of the cryogenic microwave testbed allows one to do careful measurements of the complex microwave transmission of these resonator devices, enabling the extraction of the properties of the superconducting lines and dielectric substrate (e.g., internal quality factors, loss and kinetic inductance fractions), which are important for device design and performance.

Superconducting microwave resonators are of interest for detection of light, quantum computing applications and materials characterization. This work presents a detailed procedure for fabrication and characterization of superconducting microwave resonator scattering parameters.

Fabbricazione e caratterizzazione di superconduttori risonatori

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light scattering from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles. This protocol describes the SLSP platform and how it employs a 360&#176; rotational photodetector sensor that is scanned around an IOL sample while recording the intensity and location of scattered light as it passes through the IOL medium. The SLSP platform can be used to predict, non-clinically, the propensity for current and novel IOL designs and materials to induce light scatter. Non-clinical evaluation of light scattering properties of IOLs can significantly reduce the number of patient complaints related to unwanted glare, glistening, optical defects, poor image quality, and other phenomena associated with the unintended light scattering. Future studies should be conducted to correlate SLSP data with clinical results to help identify which measured light scatter is most problematic for patients that have undergone cataract surgery subsequent to IOL implantation.

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

This protocol describes the scanning light scattering profiler (SLSP) that enables the full-angle quantitative evaluation of forward and backward scattering of light from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles.

Metodologia basata sulla scansione della luce di scansione (SLPS) per valutare quantitativamente la diffusione della luce avanti e indietro dalle lenti intraoculari

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