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

注意：安全メガネを着用し、厳密にUVランプとフェムト秒レーザーを含む全てのレーザーを直接浴びることは避けてください。汚染を避けるためにクリーンルームのスーツと手袋を着用してください。指定されたゴミ箱に適切に任意の繊維ゴミを処分してください。 1.ナノファイバーの準備<ol><li> 200ミリメートルで区切られた2つの場所で5ミリメートルの長さの単一モード光ファイバのポリマージャケットを除去するファイバ被覆ストリッパを使用してください。クリーンルームを使用して、2つの機械的剥奪の部分をメタノールに浸したワイプ清掃してください。アセトン中でこれら2取り除か部分の間の繊維を浸し。繊維のジャケットがバラバラになるまで15分 - 10のを待ちます。アセトンから繊維を取り出し、メタノールに浸したワイプクリーンルームを使用して、むき出しの部分を清掃してください。 </li><li>ナノファイバーを製造するために光学ナノファイバー製造装置（ONME）の2段階で取り除か繊維を設定します。 <ol><li>ファイバにプローブレーザを起動し、transmissioを監視nは、フォトダイオードを使用し、ADCカードを使用して、コンピュータ内の送信データを記録します。 ONMEソフトウェアを使用してガスの流れを開始し、炎を点火します。 500nmのウエスト径テーパ光ファイバの製造にONMEソフトウェアの最適化前のパラメータをロードし、製造プロセスを開始します。 注：ONMEは、標準的な熱プル技術を使用してテーパー状の光ファイバを製造するために設計された市販の装置です。これは、繊維を引っ張って繊維と2電動ステージを加熱するために酸水素炎を使用しています。ガス流及びステージの移動は、コンピュータプログラムによって制御されます。事前に最適化されたパラメータは、特別な要求に応じて、ベンダーから入手することができます。 </li></ol></li><li>製作した後、UV硬化性エポキシを使用してナノファイバーホルダにテーパ状の繊維をキャッチします。 （ 図1aに示されている）、ガラス板とトップカバーを使用してナノファイバーホルダーをカバーしています。クリーンボックス内にサンプルを入れて、フェムト秒ラに転送SER製作ユニット。 </li></ol> 2.フェムト秒レーザーの製作<ol><li>製造セットアップのアライメント<ol><li> 15ミリメートルの高さで製作ベンチにガラス板を置きます。 1ミリジュールのパルスエネルギーで5秒間のフェムト秒レーザーを照射します。白色光発生からフェムト秒レーザー誘起アブレーション、ガラス板の損傷-線として切除パターンの外観を確認します。 </li><li>製造ベンチのXステージを用いてガラス板の高さを変更することにより、手順を繰り返します。各製造のために、新しい位置に製造を行うために1ミリメートルによって製造ベンチのYステージを翻訳します。 </li><li>最強のアブレーションラインの高さを見つけます。この位置では、微調整折り返しミラーの一方の傾斜角度と位置がアブレーションを最大化します。また、微調整加工台のXステージの傾斜は、アブレーションを最大化します。 注：折り返しミラーの傾斜角は、USIに同調されますキネマティックミラーホルダの調整ノブをngのミラーの位置は、それが搭載されたZステージを平行移動することによって調整されます。 </li><li>最適化の後、CCDカメラソフトウェア上のアブレーションラインの位置をマークし、ガラス板を取り外します。 注：CCDカメラ用の制御ソフトウェアは、画像キャプチャと撮影した画像上のマークを描画を可能にします。また、撮影した画像やマーキングのデータを保存できます。製造台のXステージが絶対位置の基準がないため、CCDイメージがX軸方向の位置の基準として使用されます。 CCD画像の解像度はピクセル当たり10μmです。 </li><li>白金（Pt）-coaterを使用して、被覆60のガラス板は、ガラス板上のPtの25nmの層を堆積します。画像走査型電子顕微鏡（SEM）を用いてガラス板上に切除パターン。アブレーション・パターンは、350nmの周期（期待される干渉縞パターン）らの周期構造を示している場合ignmentが最適化されています。そうでなければ（ステップ2.1.1から - 2.1.4）の手順を繰り返し周期的切除パターンが見られるまで（300μJまで）より低いパルスエネルギーのために。 </li></ol></li><li>アポダイズPhCをキャビティの作製<ol><li> CCDカメラ上にマーク切除線とほぼ平行製造ベンチにテーパー状の繊維を配置します。 </li><li>先細のファイバを介してプローブレーザ（パワー= 1 MW）を送信し、CCDカメラ上のテーパーファイバからの散乱を観察します。最も強い散乱部は、その波長以下の直径をナノ領域に相当します。 </li><li> CCDカメラ上にマークアブレーションライン位置にナノファイバーを中心に製造ベンチのZステージを翻訳。 </li><li>プローブレーザをオフにし、最小パルスエネルギー（&lt;10μJ）とフェムト秒レーザーを照射します。フェムト秒レーザービームでナノファイバーに重なるようにYステージを翻訳。オーバーラップは、ナノファイバー、OBSの照明によって識別されますCCDカメラにerved。 注：ナノファイバーについて、Yに沿ったフェムト秒レーザ光に対して、Z軸と整列されます。 </li><li> X軸に沿ってナノファイバーを整列させるために、アブレーションライン位置にナノファイバー位置に重なるようにXステージを並進CCDカメラ上にマーク。 </li><li>フェムト秒レーザーとナノファイバーの重なりを最大化するために、Yステージを翻訳。ナノファイバーから2最初のオーダーの反射を観察する（トップカバーのガラス板上の2つの明るいスポットとして表示されます）。前後にYステージを翻訳しながら、これらの反射スポットの動きを観察します。 注：これらのスポットは、一方の側に向かって移動する場合には、ナノファイバーは、アブレーションラインに平行でありません。この場合、切除線にナノ繊維を平行にするために回転ステージを回転させます。彼らが平行である場合には、反射スポットは、フラッシュとして表示されます。 </li><li>アブレーションラインにナノファイバー並列を行った後、最大化するために、Yステージを翻訳テーパ状ファイバの端部にフォトダイオードを使用してナノファイバー導波モードに散乱フェムト秒レーザーのパワーを測定することにより、フェムト秒レーザービームとナノファイバーの間に重複します。オーバーラップを最大化した後、製造θ= 0.5度の角度に回転ステージを回転させます。 注：フェムト秒レーザービームとナノ繊維との間の最大の重複のために、一つのナノファイバー導波モードに散乱フェムト秒レーザー光のパワーを最大化することを期待します。 </li><li>パワーメータとフェムト秒レーザーをブロックし、0.27ミリジュールにパルスエネルギーを設定します。単発照射モードにフェムト秒レーザーの設定を変更します。 注：このモードでは、単一のパルスがそうでなければ、レーザ出力が存在しない、火災スイッチが押されたときに生成されます。 <ol><li>レーザービーム経路から電力計を外し、単一のフェムト秒レーザーパルスを発射。これは、製造プロセスを完了します。 </li></ol></li></ol></li><li> Fabricati欠陥によって誘発されるPhCを空洞の上<ol><li> 2.1節で説明したようにガラス板上にアブレーションを観察することによって、セットアップの配置を確認してください。最強のアブレーションラインの高さを見つけた後、ちょうど位相マスクの前にレーザービームの中心で0.5ミリの銅線を挿入します。銅線は、Y軸に沿って（切除線に対して垂直）である必要があります。 </li><li> Z軸に沿った銅線の位置を変化させながらガラス板の切除パターンを確認します。切除パターンは、アブレーションラインの中央に単一のギャップを示しているとき、銅線の位置を修正しました。 </li><li>整列した後、セクション2.2で詳述した手順を以下のナノファイバーのフェムト秒レーザー加工を行います。この製造のために、= 0度をθに製作の角度を設定します。 </li></ol></li></ol>作製し試料の3キャラクタリゼーション<ol><li>光学的性質の測定<ol><li> SEを準備図1bに示すように、光学測定のためのTUP。テーパーファイバに広帯域光源を起動し、スペクトラムアナライザを使用して製作する前と後の透過および反射スペクトルを測定します。製作した後、透過スペクトルを作製した試料のブラッグ共振に対応するストップバンドが表示されます。 </li><li>偏光を選択して、2つの直交偏光のX-polおよびY-POL用のスペクトルを取るために、繊維インライン偏光子のパドルを回転させます。 注：X-POL（ナノクレーターに沿って偏光）については阻止帯域は、（より短い波長に向かって）ブルーシフト21になり、ナノファイバーからの散乱が強くなります。だから、スペクトルとCCDカメラを見て、偏光を選択します。 </li><li>偏光の一つは、PZT（ 図1bに示されている）を使用してテーパ状ファイバを延伸して透過スペクトルを取ります。 sのスペクトルを取ります20μmの最大の延伸長さまで2μmの段階でテーパー状の繊維をtretching（PZT走査範囲によって制限されます）。ブラッグ共鳴がテーパー状繊維を延伸することによって（より長い波長に向かって）赤方偏移されることを確認します。これらのスペクトルから、単位当たりの長さを伸ばし、ブラッグ共鳴のシフトを計算します。 </li><li>キャビティモードを解決絶対空洞伝達を測定するため、波長可変CWレーザ光源を使用します。テーパーファイバにレーザーを起動して、フォトダイオードを用いて送信を監視します。 </li><li> Y-POLのための阻止帯域の赤側の端にレーザー波長を設定し、送信を最小限にするために、繊維インライン偏光板を使用しています。このようにして、X-POL成分が抑制され、唯一のY-POLが選択されます。 20ミクロン - 0からテーパー状の繊維を延伸しながら、さらに赤側バンド端のアウトして送信を記録するレーザー波長を設定します。 <ol><li>レーザwavelを変更することにより、測定を繰り返します全体の阻止域がカバーされるまでは0.3nmのステップで青色側にength。これらのデータから、ステップ3.1.3で測定した長さを伸ばし単位あたりの共鳴シフトのためのデータを用いて、スペクトル全体を再構築します。 注： - 0.5 nmの典型的なサンプルについては、キャビティモードのために20ミクロン、典型的な自由スペクトル範囲によってテーパー繊維を延伸することにより、2ナノメートルによってキャビティモードに移行とともに、阻止帯域（ブラッグ共鳴）が0.05の間です。テーパ状ファイバを延伸して4キャビティモード - 入力レーザの所定の波長の一つは、少なくとも3を測定することができます。モード間の周波数間隔は、ステップ3.1.3で測定した長さを伸ばし単位あたりの共鳴シフトのためのデータから推測されます。 3連続したキャビティモードの連続測定で再測定される - 少なくとも2つは、0.3ナノメートルのステップでレーザ波長を変化させることにより、測定を繰り返します。一マットながら連続測定のための送信データを重ね合わせることによって、全体のスペクトルを再構成することができます再測定されたキャビティモードの精位置。 </li></ol></li><li>ステップ3.1.5と3.1.5.1で述べたように今、同様の手順を使用して、他の偏光についてのスペクトルを測定します。 </li></ol></li><li>作製した試料のイメージング<ol><li>長さ2cmの金属板上に作製した試料を入れて、UV硬化性エポキシを使用して金属板にテーパーファイバの両端を固定します。シャドウ側を撮像することができるように、サンプルの照射面を金属板に対向していることを確認してください。 </li><li> 30秒間コートにサンプルを白金コーターを使用し、約10nmの厚さを有する白金の層を堆積させます。 SEM内に試料を置きます。全体作製領域にわたるすべての0.1ミリメートルでの試料のSEM像を取ります。 </li></ol></li></ol>

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

The authors have nothing to disclose.

ナノファイバのレンズ効果は、（ 図2に示されている）、それによりナノファイバーの影の表面にナノクレーターを作成する製造技術において重要な役割を果たしています。ナノファイバのレンズ効果はまた、横方向（Y軸）の任意の機械的な不安定性に強固な製造プロセスを行います。照射時間はわずか120 fsの（ すなわちパルス幅）であるとして、また、単発照射により?...

ナノフォトニックデバイスの光の強い閉じ込めは、光科学の新たなフロンティアをオープンしました。現代のナノ加工技術は、1レイジング 2を感知し、光スイッチング用途3で1次元および2次元フォトニック結晶（PhCを）新たな展望のための空洞の製作を有効にしています。また、これらのPhCを空洞に強い光と物質の相互作用は、量子情報科学4のための新しい道を開きました。別にPhCをキャビティから、プラズモニックナノ共振器はまた、有望な見込み客5、6、7を示しています。しかし、ファイバベースの通信ネットワークにこのような空洞をインターフェースすることは課題です。 近年では、光ナノファイバーとして知られているサブ波長直径テーパシングルモード光ファイバは、有望なナノフォトニックデバイスとして浮上しています。強いのためにナノファイバーガイド付きフィールドと周囲の媒体と相互作用する能力の横方向の閉じ込めは、ナノファイバーは広く適応し、様々なナノフォトニック用途8に向けて研究されています。それとは別に、それはまた、強力に調査した光の量子操作を実施し、9問題です。ナノファイバー導波モードへのような量子発光体、単一/少数のレーザー冷却原子および単一量子ドットからの発光の効率的な結合を検討し、10、11、12、13、14、15に示されています。ナノファイバーの光-物質相互作用は有意にナノファイバー16、17にPhCをキャビティ構造を実装することによって改善することができます。 sのための重要な利点UCHシステムは、容易に、通信ネットワークに統合することができ、ファイバ・イン・ライン技術です。テーパナノファイバーを通じて99.95％の光透過率は18実証されています。しかし、ナノファイバー伝送は、ほこりや汚れに非常に敏感です。従って、従来の微細加工技術を用いてナノ繊維にPhCを構造体の製造は非常に実りありません。集束イオンビーム（FIB）ミリングを用いたナノファイバーの空洞製作は19、20、実証されているが、光学品質および再現性は、高くありません。 このビデオプロトコルでは、フェムト秒レーザーアブレーションを用いたナノファイバーのPhCを空洞を製造する最近実証21,22技術を提示します。捏造は、ナノファイバーとIRRADにフェムト秒レーザーの二光束干渉パターンを作成することにより行われます単一のフェムト秒レーザーパルスをiating。ナノファイバのレンズ効果は、ナノファイバーの影の表面にアブレーションクレーターを作成する、このような技術の実現可能性に重要な役割を果たしています。代表的なサンプルについて、350nmの周期で徐々に50から変化する直径を有する周期的なナノクレーター - 550 NM - 1mmの長さにわたって250 nmの450の周りに直径ナノファイバー上に製造されます。ナノファイバー上のような定期的なナノクレーターは、1-D PhCをとして機能します。また、ナノファイバーにアポダイズと欠陥によって誘発されるPhCをキャビティを製造するためにナノクレーター配列のプロファイルを制御するための方法を提示します。 高い光学的品質を維持することができるように、そのようなナノファブリケーションの重要な態様は、すべての光造形です。さらに、製造は、機械的不安定性および他の製造欠陥に技術の免疫を行う、ただ1つのフェムト秒レーザーパルスを照射することによって行われます。また、これはPhCをナノの社内生産を可能に汚染の可能性を最小限に抑えることができるように、ファイバ共振器。このプロトコルは、他の人は微細加工技術のこの新しいタイプを実装し、適応させるためのものです。 図1aは、製造のセットアップの概略図を示します。製造セットアップ及びアライメント手順の詳細については、21、22に記載されています。 400 nmの中心波長、120フェムト秒のパルス幅を有するフェムト秒レーザは、位相マスク上に入射します。位相マスクは、0と±1次までにフェムト秒レーザービームを分割します。ビームブロックは0次光を遮断するために使用されます。折りたたみミラーは対称的に干渉パターンを作成するために、ナノファイバーの位置で±1オーダーを再結合します。位相マスクのピッチは700nmであるので、干渉縞は、350nmのピッチ（ΛG）を有しています。シリンドリカルレンズは、ナノファイバーに沿ってフェムト秒レーザー光の焦点を合わせます。両端のビームサイズ（Y軸）及び（Z軸）に沿ったナノ繊維は、それぞれ60μmで5.6 mmです。テーパ状繊維は、繊維を延伸するための圧電アクチュエータ（PZT）を備えたホルダーに取り付けられています。ガラス板とトップカバーは、埃からナノファイバーを保護するために使用されます。先細のファイバとホルダーは、翻訳（XYZ）と回転（θ）のステージを備えた製造ベンチに固定されています。 θステージは、YZ面におけるナノファイバーサンプルの回転を可能にします。 XステージもXY-とXZ平面に沿って傾斜角を制御することができます。 CCDカメラは、ナノ繊維から20cmの距離で、およびナノファイバーの位置を監視するためのXY平面内で45°の角度で配置されています。全ての実験は、無塵の条件を達成するためにHEPA（高効率粒子拘束）フィルターを備えたクリーンブース内で実行されています。無塵の条件は、ナノファイバーの透過性を維持することが不可欠です。 図1（b）は光学測定の概略を示しています。テーパファイバにファイバ結合光源と高分解能スペクトルアナライザを使用して送信し、反射光のスペクトルを測定する： - 製造中、光学的性質を簡単ブロードバンド（900から700nmの波長範囲）を起動することによって監視されます。波長可変CWレーザ光源を適切にキャビティモードを解決するために絶対空洞伝達を測定するために使用されます。 私たちは、製造および特徴付けのためのプロトコルを提示します。プロトコルセクションは、3つのサブセクション、作製した試料のナノファイバーの準備、フェムト秒レーザーの製造および特性評価に分かれています。

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

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

我々は、フェムト秒レーザー誘起アブレーションを使用して、サブ波長直径テーパ光ファイバ、光ナノファイバー、上の1次元フォトニック結晶（PhCを）空洞を製造するためのプロトコルを提示します。我々は、周期的なナノクレータの数千がただ1つのフェムト秒レーザーパルスを照射して、光ナノファイバー上に作製されることを示しています。代表的なサンプルについて、350nmの周期で徐々に50から変化する直径を有する周期的なナノクレーター - 550 NM - 1mmの長さにわたって250 nmの450の周りに直径ナノファイバー上に製造されます。このようなナノファブリケーションの重要な側面は、ナノファイバー自体は、シリンドリカルレンズとして機能し、その影の表面にフェムト秒レーザー光の焦点を合わせることです。また、シングルショット製作は機械的不安定性および他の製造欠陥にそれが免疫になります。ナノファイバー上のような定期的なナノクレーターは、1-D PhCをとして作用し、阻止域のうち、高い透過率を維持しながら、強力な、ブロードバンド反射を有効にします。また、ナノファイバーにアポダイズと欠陥によって誘発されるPhCをキャビティを製造するためにナノクレーター配列のプロファイルを制御するための方法を提示します。フィールドの強い閉じ込め、横方向と縦方向の両方は、ナノファイバーベースのPhCをキャビティおよびファイバネットワークへの効率的な統合で、ナノフォトニックアプリケーションや量子情報科学の新たな可能性を開くことができます。

図2は、作製ナノファイバー試料の代表的な部分のSEM画像を示します。これは、周期的なナノクレーターが干渉パターンに十分に対応する350nmの周期で、ナノファイバーのシャドウ側に形成されていることを示しています。挿入図は試料の拡大図を示します。ナノクレーターの形状はほぼ円形であり、典型的なナノクレーターの直径は約210 nmです。 <p cl...

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

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

我々は、フェムト秒レーザー誘起アブレーションを使用して、サブ波長直径のシリカファイバ（光ナノファイバー）の1-Dフォトニック結晶空洞を製造するためのプロトコルを提示します。

フェムト秒レーザー誘起アブレーションを用いたナノファイバー上の1次元フォトニック結晶共振器の作製

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

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

Research

JoVE Journal

Engineering

9.7K ビュー.  University of Electro-Communications. 我々は、フェムト秒レーザー誘起アブレーションを使用して、サブ波長直径のシリカファイバ（光ナノファイバー）の1-Dフォトニック結晶空洞を製造するためのプロトコルを提示します。 

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

Fabrication of Silica Ultra High Quality Factor Microresonators

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

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

シリカ超高品質ファクターMicroresonatorsの作製

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

工学

A Method to Fabricate Disconnected Silver Nanostructures in 3D

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

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

3Dで切断された銀ナノ構造体を製造する方法

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

Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

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

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

フォトニック結晶スローライト導波路とキャビティの作製と評価

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

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

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

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

パルスレーザー蒸着法によるナノエンジニアリング透明導電性酸化物の作製

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

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

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

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

光共振器およびレーザ応用のためのポリマーマイクロスフェアの作製

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

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

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

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

サブ Diffraction 限定画像、リモートセンシング用フェムト秒レーザーのフィラメント

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

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

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

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

多光子顕微鏡用全常常分散フェムト秒ファイバーレーザーの低コストカスタム製造とモードロック動作

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

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

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

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

音響ナノ流体工学のための表面音響波作動を組み込んだナノ高さチャネルの作製

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

微量ガス分光法への応用のためのファブリペロエタロンの作製

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

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

著者スポットライト:低コスト、ファイバー結合、空気間隔のファブリペロエタロンの製造  

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

低コスト、ファイバー結合、空隙ファブリペローエタロンの製造

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

フェムト秒レーザー誘起アブレーションを用いたナノファイバー上の1次元フォトニック結晶共振器の作製

要約

さらに動画を探す

この動画の章

シリカ超高品質ファクターMicroresonatorsの作製

3Dで切断された銀ナノ構造体を製造する方法

フォトニック結晶スローライト導波路とキャビティの作製と評価

パルスレーザー蒸着法によるナノエンジニアリング透明導電性酸化物の作製

光共振器およびレーザ応用のためのポリマーマイクロスフェアの作製

サブ Diffraction 限定画像、リモートセンシング用フェムト秒レーザーのフィラメント

多光子顕微鏡用全常常分散フェムト秒ファイバーレーザーの低コストカスタム製造とモードロック動作

音響ナノ流体工学のための表面音響波作動を組み込んだナノ高さチャネルの作製

低コスト、ファイバー結合、空隙ファブリペローエタロンの製造

低コスト、ファイバー結合、空隙ファブリペローエタロンの製造