This work was funded by Startup funding from the University of Illinois at Urbana-Champaign, DARPA ORCHID program through a grant from AFOSR, the National Science Foundation through grant CMMI-1265164, and the National Science Foundation Graduate Research Fellowship program. We acknowledge enlightening discussions with Prof. Jack Harris, Prof. Pierre Meystre, Dr. Matt Eichenfield, Prof. Taher Saif, and Prof. Rashid Bashir.

1. Fabbricazione di ultra-high-Q microfluidici Resonators <ol><li> Preparazione del capillare installazione di fabbricazione <ol><li> Realizzare la optomechanical risonatore microfluidica nel seguente modo -. Scaldare una preforma capillare di vetro con circa 10 W di radiazione laser CO 2 a 10.6 micron di lunghezza d&#39;onda, ed estrarre il capillare riscaldata linearmente utilizzando fasi di traduzione motorizzati Figura 1 mostra la disposizione della traslazione lineare stadi, i laser, e la posizione della preforma capillare prima del processo tirare. </li><li> Programma di software di automazione adatto per controllare simultaneamente le due laser CO 2 (per il riscaldamento) e le due fasi lineari. Le due fasi lineari eseguono il processo di disegno per il capillare riscaldato laser. </li><li> Una delle fasi lineare deve essere veloce (per esempio 5 mm / sec) per il processo di disegno lineare. Alimentare in più materiale per la zona di riscaldamento con il secondo, più lento fase lineare(Ad esempio 0,5 millimetri / sec) poiché il materiale capillare preforma viene impoverito durante il processo di trazione. </li><li> Allineare i titolari del campione sui palchi lineari lungo due assi verticali e orizzontali. </li><li> Allineare con cura entrambi i due raggi laser CO tale che si rivolgono allo stesso punto nello spazio (tra i titolari del campione). Un pezzo di carta carta o carta termosensibile è utile per questo processo. Non dimenticare di utilizzare la protezione degli occhi per la sicurezza del laser. Non abbassare gli occhi a livello di tabella. Usare idonei blocchi fascio, scarico fumi e protezione antincendio. </li><li> Selezionare i parametri ragionevoli per il processo di disegno. Ad esempio, i seguenti parametri producono affidabile di buone dimensioni capillare - 10 mm / sec di velocità di trazione, 0.5 mm / sec feed-in velocità, 3 sec tempo di preriscaldamento, 4,5 W preriscaldamento poteri per entrambi i laser, e 5 potenze W riscaldamento per entrambi i laser . </li><li> Modulazione della potenza del laser durante trazione può essere utilizzato per controllare il raggio capillare longitudinalmente durante il pro disegnocesso per formare i risonatori &#39;bottiglia. Un esempio è mostrato in Figura 2d. Selezionare i parametri di modulazione corretti: 3 Hz, 6 W e 3 W per potenze laser, e il 50% duty cycle. </li></ol></li><li> Fabbricazione di risonatori optomechanical microfluidica <ol><li> Tagliare un segmento sufficientemente lungo (circa 2-4 cm) del capillare di silice fusa tale che può raggiungere i due supporti collegati alle fasi di traslazione lineare. </li><li> Montare il campione capillare sul portacampioni tali che la zona bersaglio laser è approssimativamente il centro del capillare. Regolare di CO 2 di allineamento laser, se necessario. </li><li> Tirare il capillare utilizzando i parametri come indicato in 1.1.6. Prima preriscaldare il capillare per alcuni secondi (Figura 2a), e poi tirare con o senza modulazione laser (parametri 1.1.7), se necessario. </li><li> Rimuovere il capillare disegnata (Figura 2b) dal supporto del campione. Gestire il campione con guanti al duespessa termina solo, per non contaminare la superficie pulita risonatore. </li><li> Variare i parametri di trazione per fabbricare capillari con diametri diversi. Diametro esterno varia tipicamente da 30 micron a 200 micron a seconda delle condizioni di trazione. </li></ol></li><li> Montaggio del dispositivo fabbricato per le prove <ol><li> Preparare un supporto di vetro di forma E (Figura 2c). Tagliare tre 1 cm x 0,5 cm e uno 3 centimetri pezzi di vetro x 0,5 centimetri di vetrini. Assemblarli in una forma e con adesivo o colla di vetro. </li><li> Tagliare una lunghezza del capillare microfluidica dal campione prelevato. Questa lunghezza deve essere maggiore della distanza tra due rami di vetro adiacente al titolare forma E. </li><li> Incollare il dispositivo microcapillare sul supporto con adesivo ottico mentre facendo attenzione a mantenere una parte incontaminata appeso tra due rami del titolare forma E. Polimerizzare l&#39;adesivo ottico con una sorgente di luce LED UV per 10 sec. Figure 2ce 2D mostrare il prodotto finito. </li><li> Inserire con cautela le due estremità del risonatore montato in due tubi di plastica leggermente più grandi (ad esempio 200 micron di diametro interno). Colla e cura UV entrambe le estremità ai tubi di plastica con adesivo ottico. </li><li> Fissare la struttura di forma e dal terzo (gratuito) filiale di vetro per un dispositivo di montaggio bloccato per il test. Il fattore di qualità ottica del risonatore microfluidica finale dipende da come i laser di fabbricazione sono stati allineati e come stabili i loro livelli di potenza erano. </li></ol></li></ol> 2. Setup sperimentale per Optomechanical Testing <ol><li> Fabbricazione di fibra ottica rastremata <ol><li> Preparare un unico modo di telecomunicazioni a banda in fibra ottica della lunghezza desiderata (ad esempio, un paio di metri). Segmento fibra deve essere sufficientemente lungo per essere sia montato nella zona rastremata e collegato alla configurazione (figura 4). Il metodo si assottiglia spiegato qui è simile a ciò che è suggested e dimostrata in 22. </li><li> Collegare il segmento fibra preparata al resto del setup sperimentale utilizzando qualsiasi metodo conveniente fibra-splicing. </li><li> Montare il segmento a fibre impiombato su due estrattori lineari che si fronteggiano. </li><li> Spellare la guaina della fibra al centro del frammento fibra montato per esporre zona rivestimento. Questo è dove verrà fabbricato conicità. Pulire l&#39;area spogliato con metanolo. </li><li> Accendere il laser sintonizzabile per vedere la trasmissione in tempo reale su un oscilloscopio. Assicurarsi di impostare attenuatori in modo che fotorilevatori non siano danneggiati. </li><li> Posizionare una stretta bruciatore a gas idrogeno ugello immediatamente al di sotto della porzione unjacketed della fibra. Seguire tutte le procedure di sicurezza raccomandate quando si lavora con gas infiammabili sotto pressione come l&#39;idrogeno. Potrebbero essere utilizzate anche altre fonti &quot;combustione pulita&quot; di fiamme o stufe in ceramica. </li><li> Prima di accendere il gas, controllare la portata in modo che la fiamma non sarà troppogrande (una fiamma 1-2 cm di altezza è adeguata). Si noti che la fiamma è principalmente invisibile ma può essere visto come un bagliore arancione debole in una stanza buia. La portata di idrogeno dovrebbe essere impostato ad un punto in cui la fiamma accesa sarà adeguatamente ammorbidire la fibra di vetro. </li><li> Accendete la fiamma. Non appena la fiamma è accesa, inizia a tirare la fibra utilizzando fasi motorizzate. Appropriata velocità tirando dipende portata di gas idrogeno e vicinanze della fiamma. NOTA: La trasmissione attraverso la fibra inizierà a mostrare un comportamento di oscillazione temporale come tirare continua. Questo indica il funzionamento multimodale. </li><li> Quando il comportamento oscillatorio si ferma e mostra un segnale immutabile nel tempo, smettere di tirare e di spegnere il fuoco immediatamente. Questo è quando si ottiene monomodale conicità. Verificare la trasmissione. Se la trasmissione è troppo bassa, ripetere la procedura dal punto 2.1.1. con il tasso modificato flusso del gas, formato della fiamma, e la posizione di fiamma. In occasione, bassa trasmissione potrebbe essere dovuta al cattivo allineamento nella fase 2.1.3. o per contaminareione del rivestimento esposto. </li><li> Se la trasmissione risultante attraverso il cono è soddisfacente, attendere alcuni minuti per raffreddare il cono. </li><li> Controllare il cono sotto un microscopio. Per 1.550 nm di lunghezza d&#39;onda operativa, diametro tipico del cono monomodale è dell&#39;ordine di 1-2 micron. </li></ol></li><li> Cono-accoppiamento con WGR e la ricerca di segnali elettronici indicare vibrazioni <ol><li> Impostare l&#39;esperimento nella configurazione mostrata in Figura 3. Vibrazioni meccaniche possono essere generati sia attraverso SBS e RP dalla stessa configurazione sperimentale. Per rilevare chiaramente segnali retrodiffusa come nel caso di backward-SBS 4,21, utilizzare un circolatore tra cono e laser sintonizzabile. </li><li> Prima di accendere il laser sintonizzabile IR, assicurarsi di impostare attenuatori in atto in modo che fotorilevatori non siano danneggiati. </li><li> Accendere e stabilizzare il laser sintonizzabile IR. Un generatore di funzione viene usata per spazzare la frequenza di ingresso IRlaser. </li><li> Montare il supporto risonatore su un palco nanopositioning. Portare cautela il risonatore vicino alla fibra rastremata per ottenere l&#39;accoppiamento evanescente. Come viene spazzato la frequenza del laser, risonanze ottiche appariranno come avvallamenti nella trasmissione del oscilloscopio, come nella Figura 2b del 22. </li><li> Collegare l&#39;uscita fotorivelatore ad un analizzatore di spettro elettrico (ESA), dove si può osservare l&#39;interferenza temporale (cioè nota di battimento) tra la luce laser ingresso e la luce diffusa. Questa interferenza temporale si verifica alla frequenza di oscillazione meccanica. La funzione &quot;peak hold&quot; sul analizzatore di spettro è spesso utile nella ricerca iniziale per vibrazioni meccaniche. </li><li> Utilizzare potenza in ingresso maggiore durante l&#39;esecuzione della ricerca iniziale di vibrazioni meccaniche, soprattutto quando sono presenti all&#39;interno del dispositivo liquidi. NOTA: Tipicamente, potenza di ingresso dell&#39;ordine di 100 μW al dispositivo è sufficiente per eccitare meccavibrazioni iCal. </li><li> Se oscillazione meccanica si osserva, tentare di agganciare il modo ottico pertinente spegnendo la frequenza di scansione laser e controllare la lunghezza d&#39;onda del laser in modo CW. Qui, sia oscilloscopio e analizzatore di spettro sono utili in tandem. Segnali periodici visualizzati sull&#39;oscilloscopio quando una modalità meccanica è presente, come illustrato nella Figura 5 e 1,6. </li></ol></li></ol> 3. Misura opto Vibrazioni <ol><li> Firma ottico ed elettronico di pressione di radiazione (RP) le modalità <ol><li> Come descritto in 2.2, saranno osservate oscillazioni meccaniche quando il cono e il dispositivo sono accoppiati correttamente, i modi ottici e meccanici di dispositivi dispongono di sufficienti Q-fattori, e della potenza ottica in ingresso sia sufficiente. Se oscillazioni nell&#39;intervallo 10 MHz - non si osservano 1 GHz, tentativo di cambiare la polarizzazione di approfondire differenti risonanze, o aumentare la potenza assorbita dal laser sintonizzabile persuperare la soglia minima di oscillazione. Quando si aumenta la potenza in ingresso, sempre attenti a non saturare i fotorivelatori. Inoltre, come descritto in 8, la distanza di accoppiamento è un fattore chiave per giochi diversi modi RP. </li><li> Se non sono ancora osservati modalità meccaniche, provare a misurare il fattore qualità ottica. Per risonatori optomechanical microfluidica, i risultati mostrano che il fattore di qualità ottica 10 6 è sufficiente per eccitare oscillazioni parametriche 13. NOTA: Solitamente, le modalità RP si manifesteranno oscillazioni come elettronici su l&#39;analizzatore di spettro accompagnati dai loro armoniche, come si vede nella figura 5 Rappresentante dei risultati saranno discussi nella sezione 4.. </li><li> Utilizzare una scansione Fabry-Perot o ad alta risoluzione analizzatore di spettro ottico per rilevare le bande laterali ottici generati a causa di ampiezza e fase di modulazione, che è a sua volta indotta dalla deformazione della cavità periodica. Una misurazione esempio può essere seen nella figura 3h di 1. </li></ol></li><li> Firma ottica ed elettronica dei modi acustici sussurro-gallery <ol><li> La frequenza acustica di backward-SBS per il vetro di silice è di circa 11 GHz quando un laser di pompa da 1,5 micron viene utilizzato 4,23. Utilizzare un circolatore che controlla la luce di back-sparsi e qualche piccola quantità di pompa di Rayleigh-dispersi, di osservare i segnali elettronici per questi modi vibrazionali. Utilizzare un analizzatore di spettro ottico ad alta risoluzione per risolvere la luce diffusa. Una misura esempio è mostrato in Figura 2 di 4. </li><li> Utilizzare la nota di battimento tra luce diffusa in avanti e il laser di pompa di osservare frequenza inferiore (sub-1 GHz) modi acustici sussurro-gallery. </li><li> A causa della rigidità meccanica inferiore nella direzione respirazione, il segnale da SBS è a volte più debole del segnale dalle modalità RP. Anche in questo caso, spazzare il laser a bassa velocità, e usare &quot;peak hold&quot; sul SPECTanalizzatore di rum per aiutare a trovare il segnale di SBS. </li><li> Si noti che a differenza di modi di respirazione RP-eccitati, sussurrando-gallery modi acustici SBS-eccitati non presentano armoniche negli spettri ottici ed elettronici (meno eccitazione cascata si è svolto 4,24). Invece appare solo una banda laterale Stokes per le modalità SBS. </li></ol></li></ol>

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	<li>Carmon, T., Rokhsari, H., Yang, L., Kippenberg, T., Vahala, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+Behavior+of+Radiation-Pressure-Induced+Vibrations+of+an+Optical+Microcavity+Phonon+Mode.">Temporal Behavior of Radiation-Pressure-Induced Vibrations of an Optical Microcavity Phonon Mode.</a> Physical Review Letters. 94 (22), (2005).</li><li>Rokhsari, H., Kippenberg, T., Carmon, T., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiation-pressure-driven+micro-mechanical+oscillator.">Radiation-pressure-driven micro-mechanical oscillator.</a> Optics Express. 13 (14), 5293-5301 (2005).</li><li>Kippenberg, T. J., Rokhsari, H., Carmon, T., Scherer, A., Vahala, K. 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B., Maleki, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brillouin+lasing+with+a+CaF2+whispering+gallery+mode+resonator.">Brillouin lasing with a CaF2 whispering gallery mode resonator.</a> Physical Review Letters. 102 (4), 043902 (2009).</li><li>Bahl, G., Zehnpfennig, J., Tomes, M., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulated+optomechanical+excitation+of+surface+acoustic+waves+in+a+microdevice.">Stimulated optomechanical excitation of surface acoustic waves in a microdevice.</a> Nature Communications. 2 (403), (2011).</li><li>Dainese, P., Russell, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulated+Brillouin+scattering+from+multi-GHz-guided+acoustic+phonons+in+nanostructured+photonic+crystal+fibres.">Stimulated Brillouin scattering from multi-GHz-guided acoustic phonons in nanostructured photonic crystal fibres.</a> Nature Physics. 2 (6), 388-392 (2006).</li><li>Carmon, T., Cross, M. C., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chaotic+Quivering+of+Micron-Scaled+On-Chip+Resonators+Excited+by+Centrifugal+Optical+Pressure.">Chaotic Quivering of Micron-Scaled On-Chip Resonators Excited by Centrifugal Optical Pressure.</a> Physical Review Letters. 98 (16), 167-203 (2007).</li><li>Armani, D., Min, B., Martin, A., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+thermo-optic+tuning+of+ultrahigh-Q+microtoroid+resonators.">Electrical thermo-optic tuning of ultrahigh-Q microtoroid resonators.</a> Applied Physics Letters. 85 (22), 5439-5441 (2004).</li><li>Savchenkov, A. A., Matsko, A. B., Ilchenko, V. S., Seidel, D., Maleki, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+acoustic+wave+opto-mechanical+oscillator+and+frequency+comb+generator.">Surface acoustic wave opto-mechanical oscillator and frequency comb generator.</a> Optics Letters. 36 (17), 3338-3340 (2011).</li><li>Bahl, G., Tomes, M., Marquardt, F., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+spontaneous+Brillouin+cooling.">Observation of spontaneous Brillouin cooling.</a> Nature Physics. 8 (3), 203-207 (2012).</li><li>Bahl, G., Kim, K. H., Lee, W., Liu, J., Fan, X., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brillouin+cavity+optomechanics+with+microfluidic+devices.">Brillouin cavity optomechanics with microfluidic devices.</a> Nature Communications. 4 (1994), (1994).</li><li>Kim, K. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cavity+optomechanics+on+a+microfluidic+resonator+with+water+and+viscous+liquids.">Cavity optomechanics on a microfluidic resonator with water and viscous liquids.</a> Light: Science and Applications. , (2013).</li><li>Sumetsky, M., Dulashko, Y., Windeler, R. 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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+high+coherence,+Brillouin+microcavity+laser+on+silicon.">Characterization of a high coherence, Brillouin microcavity laser on silicon.</a> Optics Express. 20 (18), (2012).</li><li>Knight, J. C., Cheung, G., Jacques, F., Birks, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase-matched+excitation+of+whispering-gallery-mode+resonances+by+a+fiber+taper.">Phase-matched excitation of whispering-gallery-mode resonances by a fiber taper.</a> Opt. Lett. 22 (15), 1129-1131 (1997).</li><li>Boyd, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Nonlinear Optics. , (2003).</li><li>Li, J., Lee, H., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+synthesizer+using+an+on-chip+Brillouin+oscillator.">Microwave synthesizer using an on-chip Brillouin oscillator.</a> Nature Communications. 4 (2097), (2013).</li><li>Carmon, T., Yang, L., Vahala, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamical+thermal+behavior+and+thermal+self-stability+of+microcavities.">Dynamical thermal behavior and thermal self-stability of microcavities.</a> Optics Express. 12 (20), 4742-4750 (2004).</li></ol>

We have nothing to disclose.

Abbiamo fabbricato e testato un nuovo dispositivo che fa da ponte tra OptoMeccanica cavità e microfluidica impiegando high-Q risonanze ottiche di emozionare (e interrogare) vibrazioni meccaniche. E &#39;sorprendente che molteplici meccanismi di eccitazione sono disponibili nella stessa periferica, che generano una varietà di modi vibrazionali meccaniche a tassi abbracciano 2 MHz a 11,300 MHz. Pressione di radiazione centrifuga supporta entrambe le modalità bicchiere di vino e le modalità di respirazione nella campat...

OptoMeccanica cavità studia l&#39;accoppiamento parametrico tra i modi fononi e modalità di fotoni in Microrisonatori mediante pressione di radiazione (RP) 1-3 e stimolate scattering di Brillouin (SBS) 4-6. SBS e meccanismi RP sono state dimostrate in molti sistemi ottici differenti, come fibre 7, microsfere 4,6,8, toroidi 1,9, e risonatori cristallini 5,10. Attraverso questo accoppiamento fotone-fonone, sia per il raffreddamento 11 e l&#39;eccitazione 6,10 di modalità di meccanici sono stati dimostrati. Tuttavia, quasi tutti segnalati OptoMeccanica esperimenti con fasi solide della materia. Questo perché liquido di immersione diretta dei dispositivi optomechanical risultati in notevolmente aumentata perdita acustica radiativo causa della maggiore impedenza dei liquidi confrontata aria. Inoltre, in alcune situazioni meccanismi di perdita dissipativi nei liquidi possono superare le perdite acustiche radiativo. Recently, un nuovo tipo di cavo optomechanical oscillatore con una geometria microcapillare stato introdotto 12-15, con caratteristiche di concezione è attrezzata per esperimenti microfluidici. Il diametro di questo capillare viene modulata lungo la sua lunghezza a formare più &quot;risonatori di bottiglia &#39;che confinano contemporaneamente ottici sussurro-gallery risonanze 16 così come modi di risonanza meccaniche 17. Diverse famiglie di modi di risonanza meccaniche partecipano, incluse le modalità di respirazione, modalità vino-vetro e modi acustici sussurri-gallery. Il bicchiere di vino (standing-wave) e sussurra-gallery acustico (itinerante onda) risonanze si formano quando una vibrazione con multiplo intero di lunghezze d&#39;onda acustica si verifica intorno alla circonferenza del dispositivo. La luce è evanescently accoppiata nelle ottiche modalità sussurro-gallery di queste &quot;bottiglie&quot; per mezzo di una fibra ottica rastremata 18. Confinamento del liquido all&#39;interno 19,20 risonatore capillare, comecontrario di fuori di essa, consente elevati fattori-meccaniche e ottiche di qualità simultaneamente, il che consente l&#39;eccitazione ottica di modalità meccaniche sia attraverso RP e SBS. Come è stato mostrato, queste eccitazioni meccaniche sono in grado di penetrare nel liquido all&#39;interno del dispositivo 12,13, formando un modo di risonanza solido-liquido in comune, permettendo così una interfaccia opto-meccanica per l&#39;ambiente fluidico all&#39;interno. In questo articolo descriviamo la fabbricazione, RP e SBS attuazione e risultati di misura rappresentativi per questo sistema opto-romanzo. Sono inoltre disponibili gli elenchi dei materiali e degli strumenti specifici.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:647px;" width="647">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Tunable IR laser</td>
			<td>Newfocus</td>
			<td>TLB-6328</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodetectors</td>
			<td>Newfocus</td>
			<td>1811-FC (Low speed 125MHz) / 1611-FC-AC (High speed 1GHz)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical fiber</td>
			<td>Corning</td>
			<td>SMF28</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica capillary</td>
			<td>PolyMicro</td>
			<td>TSP700850</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10.6 um wavelength CO2 laser</td>
			<td>Synrad</td>
			<td>48-1KWM and 48-2KWM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-curing optical adhesive</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NOA81</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing</td>
			<td>Tygon</td>
			<td>EW-06418-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringes</td>
			<td>B-D</td>
			<td>YO-07940-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needles</td>
			<td>Weller</td>
			<td>KDS201P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrical spectrum analyzer</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>N9010A (EXA Signal Analyzer)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tektronix</td>
			<td>6114A (RSA, Real-time spectrum analyzer)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical spectrum analyzer</td>
			<td>Advantest</td>
			<td>Q8384</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>DPO 4104B-L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold mirrors</td>
			<td>II-VI Infrared</td>
			<td>836627</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linear stage (slow)</td>
			<td>DryLin</td>
			<td>H1W1150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linear stage (fast)</td>
			<td>PBC Linear</td>
			<td>MTB055D-0902-14F12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fabry Perot optical spectrum analyser</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SA 200-14A (FSR: 1.5 GHz)</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication and testing of microfluidic optomechanical oscillators

Cavità OptoMeccanica esperimenti che parametrico coppia i modi fononi e le modalità di fotoni sono state studiate in diversi sistemi ottici, tra cui Microrisonatori. Esperimenti optomechanical Tuttavia, a causa delle maggiori perdite radiative acustici durante immersione in liquido diretto di dispositivi optomechanical, quasi tutti pubblicati sono stati eseguiti in fase solida. Questo articolo discute una cavità microfluidica optomechanical risonatore recentemente introdotto. Metodologia dettagliata è fornita per fabbricare questi risonatori microfluidica ultra-high-Q, eseguire test optomeccanico, e misurare la radiazione modalità di respirazione guidata pressione e SBS-driven modalità Whispering Gallery vibrazioni parametrici. Limitando i liquidi all&#39;interno del risonatore capillare, elevati fattori di meccanica e ottica di qualità sono contemporaneamente mantenute.

I capillari prodotte con questo metodo sono sottili (tra 30 micron e 200 micron), chiaro e molto flessibile, ma sono sufficientemente robusto per manipolazione diretta. È importante proteggere la superficie esterna del dispositivo capillare da polvere e acqua (umidità) al fine di mantenere un alto fattore di qualità ottica (Q). Immergendo un&#39;estremità del capillare in acqua e soffiando aria attraverso il capillare mediante una siringa, si può verificare se il capillare è attraverso o se è stata isolata durant...

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Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

Fabbricazione e la sperimentazione di microfluidici optomechanical Oscillatori

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

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12.1K Views.  University of Illinois at Urbana-Champaign. Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations. 

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Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

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

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

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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Ingegneria

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from the inherent strong electron correlations that reside within them. These materials can also possess electronic phase separation in which regions of vastly different resistive and magnetic behavior can coexist within a single crystal alloy material. By reducing the scale of these materials to length scales at and below the inherent size of the electronic domains, novel behaviors can be exposed. Because of this and the fact that spin-charge-lattice-orbital order parameters each involve correlation lengths, spatially reducing these materials for transport measurements is a critical step in understanding the fundamental physics that drives complex behaviors. These materials also offer great potential to become the next generation of electronic devices 1-3. Thus, the fabrication of low dimensional nano- or micro-structures is extremely important to achieve new functionality. This involves multiple controllable processes from high quality thin film growth to accurate electronic property characterization. Here, we present fabrication protocols of high quality microstructures for complex oxide manganite devices. Detailed descriptions and required equipment of thin film growth, photo-lithography, and wire-bonding are presented.

We describe the use of pulsed laser deposition (PLD), photolithography and wire-bonding techniques to create micrometer scale complex oxides devices. The PLD is utilized to grow epitaxial thin films. Photolithography and wire-bonding techniques are introduced to create practical devices for measurement purposes.

Fabbricazione di ossidi complessi spazialmente confinati

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for synthesizing nanoscopic VB2 is presented as well as step-by-step procedure for applying a zirconium oxide coating to the VB2 particles for stabilization upon discharge. The process for disassembling existing zinc/air cells is shown, in addition construction of the new working electrode to replace the conventional zinc/air cell anode with a the nanoscopic VB2 anode. Finally, discharge of the completed VB2/air battery is reported. We show that using the zinc/air cell as a test bed is useful to provide a consistent configuration to study the performance of the high-energy high capacity nanoscopic VB2 anode.

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

A protocol is presented to study multi-electron metal/air battery systems by using previous technology developed for the zinc/air cell. Electrochemical testing is then performed on fabricated batteries to evaluate performance.

Fabbricazione di VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Air Cells per Elettrochimica Testing

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

Quantum State Engineering of Light with Continuous-wave Optical Parametric Oscillators

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states are indeed the resources for implementing various protocols, ranging from enhanced metrology to quantum communication and computing. A variety of devices can be used to generate non-classical states, such as single emitters, light-matter interfaces or non-linear systems3. We focus here on the use of a continuous-wave optical parametric oscillator3,4. This system is based on a non-linear &#967;2 crystal inserted inside an optical cavity and it is now well-known as a very efficient source of non-classical light, such as single-mode or two-mode squeezed vacuum depending on the crystal phase matching. 
Squeezed vacuum is a Gaussian state as its quadrature distributions follow a Gaussian statistics. However, it has been shown that number of protocols require non-Gaussian states5. Generating directly such states is a difficult task and would require strong &#967;3 non-linearities. Another procedure, probabilistic but heralded, consists in using a measurement-induced non-linearity via a conditional preparation technique operated on Gaussian states. Here, we detail this generation protocol for two non-Gaussian states, the single-photon state and a superposition of coherent states, using two differently phase-matched parametric oscillators as primary resources. This technique enables achievement of a high fidelity with the targeted state and generation of the state in a well-controlled spatiotemporal mode.

We describe the reliable generation of non-Gaussian states of traveling optical fields, including single-photon states and coherent state superpositions, using a conditional preparation method operated on the non-classical light emitted by optical parametric oscillators. Type-I and type-II phase-matched oscillators are considered and common procedures, such as the required frequency filtering or the high-efficiency quantum state characterization by homodyning, are detailed.

Quantum Ingegneria State of Light con onda continua Optical Parametric Oscillatori

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

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

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

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 ...

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each thermoplastic of interest. Solvent bonding is a simple and versatile method that can be used to fabricate devices from a variety of plastics. An appropriate solvent is added between two device layers to be bonded, and heat and pressure are applied to the device to facilitate the bonding. By using an appropriate combination of solvent, plastic, heat, and pressure, the device can be sealed with a high quality bond, characterized as having high bond coverage, bond strength, optical clarity, durability over time, and low deformation or damage to microfeature geometry. We describe the procedure for bonding devices made from two popular thermoplastics, poly(methyl-methacrylate) (PMMA), and cyclo-olefin polymer (COP), as well as a variety of methods to characterize the quality of the resulting bonds, and strategies to troubleshoot low quality bonds. These methods can be used to develop new solvent bonding protocols for other plastic-solvent systems.

Solvent bonding is a simple and versatile method for fabricating thermoplastic microfluidic devices with high quality bonds. We describe a protocol to achieve strong, optically clear bonds in PMMA and COP microfluidic devices that preserve microfeature details, by a judicious combination of pressure, temperature, an appropriate solvent, and device geometry.

Bonding solvente per la fabbricazione di PMMA e COP dispositivi microfluidici

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering thermal wave fields that are disturbed by the defect. This effect is measured and used to locate the defect. We form the destructively interfering wave fields by using a modified projector. The original light engine of the projector is replaced with a fiber-coupled high-power diode laser. Its beam is shaped and aligned to the projector&#39;s spatial light modulator and optimized for optimal optical throughput and homogeneous projection by first characterizing the beam profile, and, second, correcting it mechanically and numerically. A high-performance infrared (IR) camera is set up according to the tight geometrical situation (including corrections of the geometrical image distortions) and the requirement to detect weak temperature oscillations at the sample surface. Data acquisition can be performed once a synchronization between the individual thermal wave field sources, the scanning stage, and the IR camera is established by using a dedicated experimental setup which needs to be tuned to the specific material being investigated. During data post-processing, the relevant information on the presence of a defect below the surface of the sample is extracted. It is retrieved from the oscillating part of the acquired thermal radiation coming from the so-called depletion line of the sample surface. The exact location of the defect is deduced from the analysis of the spatial-temporal shape of these oscillations in a final step. The method is reference-free and very sensitive to changes within the thermal wave field. So far, the method has been tested with steel samples but is applicable to different materials as well, in particular to temperature sensitive materials.

This method aims at locating vertical subsurface defects. Here, we couple a laser with a spatial light modulator and trigger its video input to heat a sample surface deterministically with two anti-phased modulated lines while acquiring highly resolved thermal images. The defect position is retrieved from evaluating thermal wave interference minima.

Localizzazione dei difetti suburfacea mediante riscaldamento strutturato utilizzando la termografia fototermica proiettata laser

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...

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

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

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

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

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 ...

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. This wetting phenomenon is important in many technical fields ranging from physiology to aerospace engineering. Currently, several different techniques exist for fabricating hemiwicking structures. These conventional methods, however, are often time consuming and are difficult to scale-up for large areas or are difficult to customize for specific, nonhomogeneous patterning geometries. The presented protocol provides researchers with a simple, scalable, and cost-effective method for fabricating micro-patterned hemiwicking surfaces. The method fabricates wicking structures through the use of stamp printing, polydimethylsiloxane (PDMS) molding, and thin-film surface coatings. The protocol is demonstrated for hemiwicking with ethanol on PDMS micropillar arrays coated with a 70 nm thick aluminum thin-film.

A simple protocol is provided for the fabrication of hemiwicking structures of varying sizes, shapes, and materials. The protocol uses a combination of physical stamping, PDMS molding, and thin-film surface modifications via common materials deposition techniques.

Stampa timbro scalabile e fabbricazione delle superfici Hemiwicking

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. ...

Method Development for Contactless Resonant Cavity Dielectric Spectroscopic Studies of Cellulosic Paper

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of data that can be obtained from an individual sample and renders it difficult to produce statistically relevant data for unique and rare materials. Resonant cavity dielectric spectroscopy is a non-destructive, contactless technique which can simultaneously interrogate both sides of a sheeted material and provide measurements which are suitable for statistical interpretations. This offers analysts the ability to quickly discriminate between sheeted materials based on composition and storage history. In this methodology article, we demonstrate how contactless resonant cavity dielectric spectroscopy may be used to differentiate between paper analytes of varying fiber species compositions, to determine the relative age of the paper, and to detect and quantify the amount of post-consumer waste (PCW) recycled fiber content in manufactured office paper.

A protocol for the non-destructive analysis of the fiber content and relative age of paper.

Sviluppo del metodo per studi spettroscopici distesina di cavità senza contatto della carta cellulosica

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