YCK은 프로젝트 NextPhase (ERC STG 278616)를 통해 유럽 연구위원회에서 재정 지원을 인정합니다. ANR 프로젝트 ORA (BLAN 031202)에서,, 그리고 : 저자는 또한 프로젝트 SHYRO (10,076,201 액션 R &amp; T R-S10/LN-0001-004/DA)를 통해 센터 국립 디부 연습곡 Spatiales (CNES, 프랑스)의 지원을 인정 지역 드 프랑 슈 콩테, 프랑스.

프로토콜은 5 주 단계로 구성됩니다 : 첫 번째에서 공진기 속삭이는 - 갤러리 모드가 구성되어 있습니다. 공진기의 연마의 진행을 제어하기 위해, 표면 상태 측정이 수행됩니다. 세 번째 단계에서, 우리는 공진기에서 빛을 발사 할 도구를 제작. 이러한 두 가지 도구가 제조되면, 우리는 광학 하이-Q 공진을 시각화하기 위해 그들을 사용합니다. 마지막으로, 높은 전력 입력 레이저 빔을 사용하여 공진기는 비선형 방식으로 작동하고 커 빗이 생성됩니다. 1. 공진기를 연마 이 단계에서, 공진기 결정 광학 창 (MGF 2 광학 부품 유통 업체에서 쉽게 구할 수 CAF 2) 모양과 광택입니다. 이 닦는 절차는 고품질 WGM 공진기로 변환합니다. 사용자 정의 연마 타워 반응식 1에 제시되어있다. <ol><li> 에 접착제를 결정 광학 창을에어 베어링 스핀들 모터에 의해 개최 할 수있는 스틱. </li><li> 코트 적절한 연마 지원 조직과 V-모양의 금속 가이드를 물과 혼합 10 ㎛ 연마 분말 (알루미늄 산화물, 다이아몬드, 또는 실리콘 카바이드) 붓는다. 회전 디스크 (약 5,000 rpm으로, 20g의 압력)이 설명서에 접근하고 연삭 시작합니다. 재료와 회전 속도에 따라이 과정은 4 시간 (MGF 2)에 2 시간 (CAF 2)에서 마지막 수 있습니다. 이 연마 단계는 공진기의 이중 볼록한 모양을 제공합니다. 이 단계의 끝에서 디스크 반응식 2에 제시된 모양을 가지고 있어야합니다. </li><li> 다음 단계는 일반적으로 &quot;연삭 및 연마&quot;절차 24이라고합니다. 그것은 일반적으로 크기가 10 ㎛, 3 ㎛ 인, 1 ㎛, 250 nm의, 그리고 마지막으로 100 나노 미터의 연마 입자와 이전 단계를 반복으로 구성되어 있습니다. 지원 조직은 작은 곡물 덜 뻣뻣한되고, 각 입자의 크기에 맞게해야합니다. 긁힘을 방지하려면및 줄무늬, 가이드 수평 번역을 수행 할 수 있습니다. 연속 연삭 및 연마의 각 단계에서 표면의 상태가 개선되어야한다. </li></ol> 2. 표면의 상태 제어 <ol><li> 광학 현미경 하에서 시각적 컨트롤은 표면 상태 제어를위한 첫 번째 단계입니다 : 디스크의 첫 번째 단계 빛에 불투명하지만, 성공적으로 1 ㎛ 입자 연마 한 후, 디스크를 투명하게하고 양측은 빛을 반사 : 그래서 광 폴란드어에 도달 소위와 공진기의 품질 계수는 10 5에 있어야합니다 - 10 6 범위. </li><li> 작은 연마를 들어, 눈도 표준 현미경을 사용하여, 표면의 상태를 평가할 수 없습니다. 이 시점에서, 표면 상태의 간섭 측정이 필요합니다. Mirau 간섭계 대물 렌즈와 흰색 광원이 장착 된 현미경을 사용합니다. 공진기의 이미지 위스콘신 방해참조 평면 토륨, 따라서 즉 파장 몇 나노 미터의 분수의 해상도로 각 지점에서 독립적으로 처리 도구 표면의 높이를 변화 백색광 위상에 공개. 이 측정은 또한 디스크 (25)의 곡률을 평가하는 데 사용할 수 있습니다. </li><li> 샘플과 목적 사이의 길이를 수정하여, 공진기의 반사 광학 위상을 결정하고 표면의 높이 변화를 계산합니다. 이 전용 ​​컴퓨터에 자동으로 감사 할 수 있습니다, 표면 높이 맵은 샘플의 조도 측정을 허용 만들어집니다. 그림 1에서 설명한 표면 거칠기를 모니터하고 간섭 변두리가 부드러운 할 때 연삭 연마 절차를 중지합니다. </li></ol> 3. 테이퍼 그리기 공진기 부부 빛을, 아주 작은 광섬유가 필요합니다 : 그것의 직경은 약 3 μm의이어야한다(인간의 머리카락보다 20 배 작은). <ol><li> 대략 5cm 길이에 미치는 플라스틱 및 폴리머 코팅 떨어져 표준 단일 모드 실리카 섬유 (SMF)를 제거. 모니터링 목적을 위해, 섬유의 입력 및 출력 다이오드에서 레이저 소스에 연결해야합니다. </li><li> 두 컴퓨터 제어 고해상도 모터에 섬유의 코팅 부분의 각 크기를 수정합니다. 모터의 컴퓨터 인터페이스를 사용하여 섬유의 각면이 떨어져 당겨 수 있도록 그들을 지속적으로 가속 운동과 함께 이동하도록 구성합니다. </li><li> 스트레칭을 시작하기 전에 약 1 분간 토치 램프와 두 개의 고정 점 사이의 코팅 섬유를 가열한다. 불꽃은 매우 작되면 멀리가는 타격을받지 않도록 부드럽게해야한다. </li><li> 모터의 움직임을 시작하고, 따라서 섬유의 스트레칭입니다. 도면이 시작되면, 하나는 레이저 소스와 포토 다이오드를 사용하여 테이퍼의 전송을 모니터링 할 수 있습니다 : 간섭 패턴이됩니다과정에서 나타날 빈도가 증가하고, 마지막으로, 그들은 1 ㎛ 근처에 허리 직경 사라집니다. 이 단계에서, 모터와 불꽃 동시에 중지해야합니다. </li></ol> 4. WGM 공진기의 커플 링 라이트 이 단계에서, 테이퍼 공진기 부부 빛을 사용하며 그림 2에 표시됩니다 충치의 높은 Q 고유 모드를 관찰 할 수 있습니다. <ol><li> 3 축 피에조 제어 번역 무대에서 공진기를 수정합니다. 이하 1 ㎛의 거리에서 광섬유 테이퍼에 접근. 광섬유 테이퍼와 공진기의 상대적 위치는 현미경 덕분에 감시하고, 거울 수직 위치 및 기울기 각도를 제어하는​​ 데 사용됩니다. </li><li> 눈에 보이는 레이저 다이오드 섬유 테이퍼 연결 커플 링 효율이 경우 그림 3에서와 같이 공진기, 조명되어야한다. </li><li> 광섬유 테이퍼에 연결한쪽에 좁은 선폭 (공명의 선폭보다 좁은), 다른 끝에 오실로스코프에 연결된 다이오드와 모드 홉 프리 레이저. 공진기의 전송 응답은 입력에서 파장을 스캔하여 얻을 수 있습니다. 모드와 자신의 선폭 (반 최대에서 전체 너비)의 공진 주파수 사이의 비율을 계산하여 얻어진 투과 스펙트럼을 사용하여 공진기의 품질 계수를 평가한다. </li><li> 보다 정확한 측정을 청소 파장 공진기의 부패 공진 빛과 이후의 시간에 디튠 빛 사이의 간섭을 얻기 위해 충분히 빨리 &quot;캐비티 링 다운&quot;실험 26 일에 수행됩니다. 하나는 테이퍼의 위치와 결합 Q-인자를 증가하고 그림 4의 전형적인 패턴을 얻을 수 공진기를 미세 조정할 수 있습니다. 관련 맞는 곡선은 공진기의 품질 계수를 제공합니다. </li></OL&gt; 5. 빗 생성 이 마지막 단계에서는 고출력 펌프 레이저 공진기의 비선형 효과를 흥분. <ol><li> 튜너 블 레이저 공진기 사이의 광 증폭기를 삽입합니다. </li><li> 입력 파장이 공명 옆에 있도록 다이오드와 오실로스코프 덕분에, 레이저 광원을 미세 조정할 수 있습니다. </li><li> 고해상도 광 스펙트럼 분석기로 출력 광섬유를 연결하고 약간 펌프 파장을 디 튜닝하는 동안 입력 전원을 높일 수 있습니다. 새 주파수는 펌프 피크의 양쪽에 나타납니다 :이 커 광학 주파수 빗입니다. </li><li> 포토 다이오드로 전환, 우리는 생성 된 서로 다른 스펙트럼 모드 사이의 구타를 관찰 할 수 있습니다. 전자 레인지 대역 통과 필터를 사용하여, 하나는 매우 낮은 소음이 전기 신호에있는 순수한 주파수를 분리 할 수​​ 있습니다. </li></ol>

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저자는 그들이 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.

이 프로토콜은 그 (것)들로 몇 가지 빛, 높은 Q 광 공진기를 생산 할 수 있으며 다양한 전자 포토닉스 응용 프로그램에 대한 비선형 현상을 트리거합니다. 거친 연마의 첫 번째 단계는 공진기에 그것의 모양을 제공해야합니다. 10 μm의 연마제로 연마 한 시간 후, 공진기의 가장자리의 한쪽 (계획 2) 편리하게 모양이어야한다. 다음 단계는 공진기의 표면을 부?...

속삭이는 갤러리 모드 공진기는 디스크 또는 마이크로 또는 millimetric 반경 1,2,3,4의 분야입니다. 공진기 (나노 미터 크기의 표면 거칠기) 거의 완벽하게 모양입니다 제공, 레이저 광은 일반적으로 속삭이는 - 갤러리 모드 (WGMS)라고 그 고유 모드 내에서 내부 전반사에 의해 갇혀 될 수 있습니다. 10월 11일에서 5일까지 매우 높은 수 있습니다 Q의 품질 계수가 10에서 7까지하면서 자유 스펙트럼 범위 (또는 복합 주파수) GHz의에서의 공진기 반경에 따라 테라 헤르츠에 따라 다를 수 있습니다. 비축의 고유 재산에 빛을 둔화 때문에, WGM 광학 공진기 많은 광 신호 처리 작업 3을 수행하는 데 사용되었습니다 필터링, 증폭, 시간 지연 등. 제조 기술의 지속적인 개선으로, 전례없는 품질 요소는 계측 또는 계량 더욱 까다로운 애플리케이션에 적합하게UM 기반 응용 프로그램 6-13. 이러한 초고 Q 공진기에 감금 작은 양, 높은 광자 밀도, 긴 광자 수명 (Q에 비례), 커 같은 다양한 비선형 효과를 통해 다양한 WGMS을 자극 할 수 있습니다 매우 강한 빛을 물질의 상호 작용을 유도 예 14-19를위한 라만, 또는 루앙. 갤러리 모드 공진기를 속삭이는에서 비선형 현상을 사용하는 것은 매우 순수 전자 레인지와 광파 생성을위한 유망한 패러다임으로 제안되었다. 이 항목은 기초 과학 및 기술의 많은 부분을 교차한다는 사실은 학문의 넓은 범위에 그것의 매우 강한 잠재적 인 영향의 명확한 지표입니다. 특히, 항공 우주 및 통신 공학 기술은 다양한 전자 레인지와 뛰어난 일관성을 가진 광파 신호를 필요로 현재. WGM 기술은 기존의 또는 미래의 다른 방법에 비해 몇 가지 장점이 있습니다 : 개념적 단순성, 시간을igher 견고성, 작은 전력 소비, 긴 수명, 간섭에 대한 내성, 매우 컴팩트 한 볼륨, 주파수 다양성, 쉬운 칩 통합뿐만 아니라, 전자 레인지, 광파 기술 모두에 대한 표준 광 부품의 주류를 통합하기위한 강력한 잠재력을. 항공 우주 공학, 석영 발진기는 네비게이션 시스템 (비행기, 인공위성, 우주선 등) 탐지 시스템 (레이더, 센서, 등) 모두에 대한 주요 전자 소스로 압도적으로 지배적이다. 그러나 만장일치로 석영 발진기의 주파수 안정도 성능의 바닥에 도달했다고 인식하고, 크게 더 이상 향상되지 않습니다. 같은 라인을 따라, 그들의 주파수 다양성이 제한되어 거의 40 GHz의 이상으로 매우 안정적인 전자의 생성을 허용하지 않습니다. 전자 광 발진기는 이러한 한계를 극복 할 것으로 예상된다. 반면에, 통신 공학, 전자 렌지, 광자IC 발진기는 또한 전례가없는 효율 광파 / 전자 레인지 변환을 수행 할 위치를 광 통신 네트워크의 핵심 구성 요소가 될 것으로 예상된다. 그들은 또한 매우 빠르게 처리 할 수 광파 기술의 컴팩트 전체 광학 부품의 지속적인 추세와 호환됩니다 [업 / 다운 변환, 혼합 (DE) 변조, 증폭, 다중화 등】없이 대규모 조작의 필요성 (그리고 천천히) 전자. 광자가 비선형 매체를 통해 광자를 제어 소형 광자 회로의 개념은 제한된 광전자 처리 속도 비교 거의 무제한 광 대역폭에서 발생하는 병목 현상을 회피하는 것을 목표로하고있다. 광 통신 시스템은 매우 클러킹 (낮은 위상 잡음이 시간 지터 낮은에 해당) 및 대역폭 (비트 레이트 클럭 주파수에 비례하여 증가) 요구 사항을 모두 충족시키기 위해 매우 낮은 위상 잡음 전자 레인지에 대한 요구된다. 사실, 내 초고속 COMMUN주시죠 네트워크는 등 매우 안정 발진기는 여러 가지 목적 (업 / 다운 주파수 변환을위한 국부 발진기, 네트워크 동기화, 캐리어 합성 등)에 대한 기본 참조입니다. WGM 공진기의 비선형 현상은 또한 라만과 브릴 루앙 레이저와 같은 다른 응용 프로그램에 대한 연구의 새로운 지평을 엽니 다. 더 일반적으로, 이러한 현상은 광학 충치와 도파관의 비선형 현상의 넓은 관점에서 통합, 그리고 결정 또는 실리콘 포토닉스에 대한 결실 패러다임이다. 할 수 있습니다 원환과 같은 WGMS에 강한 구속과 광자의 매우 긴 수명은 응축 물질과 양자 물리학에 근본적인 문제를 조사하는 테스트 벤치 훌륭한을 제공합니다. 전자기 신호의 적 증가 정확도 경주도 전형적인 상대성 (로렌츠 불변성에 대한 시험)에 관한 물리학 질문, 또는 기본적인 물리 상수의 측정 대답에 기여차 시간에 자신의 수 변화. 이 문서에서는, 결정 광학 속삭임 - 갤러리 모드 (WGM) 공진기를 얻기 위해 필요한 여러 단계를 설명하고 그 특성을 설명합니다. 또한 제시하는 것은 이러한 공진기에 커플 레이저 광에 필요한 고품질 가늘게 한 섬유를 얻을 수있는 프로토콜입니다. 마지막으로, 전자 렌지, 포토닉스, 커 빗을 사용하여, 즉 매우 안정적인 전자 생성의 분야에서 이러한 공진기의 주력 응용 프로그램을 제시하고 설명합니다. 첫 번째 섹션에서는 세부 프로토콜은 매우 높은 Q WGM 공진기를 얻기 위해 따랐다. 우리의 방법은 렌즈 나 거울 망원경 등의 광학 부품을 닦는 데 사용되는 표준 기술을 연상시키는 갈기 및 폴란드어 접근 방식에 의존합니다. 두 번째 섹션은 표면 거칠기의 특성에 전념하고 있습니다. 우리는 표면을 측정하는 비접촉 백색광 간섭 profilometer를 사용하여 R산란에 의한 손실을 표면화함으로써 Q 팩터 성능이 저하로 연결 oughness. 이 단계는 연마의 품질을 평가하는 중요한 실험 테스트입니다. 세 번째 섹션은 공진기에서 빛을 발사하기 위해 제조와 마이크로 미터 범위의 직경 테이퍼 실리카 섬유를 우려하고있다. 이러한 작은 직경에 도달하기 위해, 우리는 떨어져 섬유를 뽑아 동시에 컴퓨터 제어 모터를 사용하여 &quot;불꽃 칫솔질&quot;기술, 20 테이퍼 될 수있는 섬유 영역을 가열 토치를 채택한다. 네 번째 섹션에서, 공진기 및 테이퍼 섬유 파장 스캐닝 레이저를 이용하여 속삭이는 갤러리 모드의 공진 신호를 시각화하기 위해 서로에게 접근하고 있습니다. 우리는 등거리 스펙트럼 라인으로 만들어진 스펙트럼, 공진기의 광 출력을 증가시켜, 우리는 우리가 커 광학 주파수 빗의 형성을 관찰 할 때까지 비선형 현상을 트리거 관리하는 방법, 다섯 번째 섹션에 표시됩니다. 이메일로위의 mphasized이 커 빗 스펙트럼은 과학 기술 21-23 모두에서 여러 응용 프로그램에 적합한 뛰어난 특성을 가지고. 우리는 누구의 복합 주파수 매우 안정적인 전자 레인지입니다 광학 멀티 파장 신호를 보여줌으로써 WGM 공진기의 가장 주목할만한 응용 프로그램 중 하나를 고려할 것입니다.

<table border="1">
<tbody>
 <tr>
 <td> Material Name</td>
 <td>Company</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Step motors 50 mm course</td>
 <td>Thorlabs</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>3 axis nanostage</td>
 <td>Physik Instrumente</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>TUNICS tunable laser source</td>
 <td>Yenista</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Optical spectrum analyzer APEX</td>
 <td>APEX Technologies</td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

microwave photonics systems based on whispering-gallery-mode resonators

마이크로 웨이브 포토닉스 시스템은 전자 레인지와 광 신호 사이의 상호 작용에 근본적으로 의존하고 있습니다. 이러한 시스템은 매우 우주 항공 및 통신 공학, 감지, 계측, 비선형 포토닉스, 양자 광학 등의 기술 및 응용 과학의 다양한 분야에 대한 약속입니다. 이 문서에서는, 우리는 매우 높은 Q의 속삭이는 갤러리 모드 공진기를 기반으로 전자 포토닉스 시스템을 구축하기 위해 실험실에서 사용되는 주요 기법을 제시한다. 최초의 렌즈 나 거울 망원경과 같은 광학 부품 연마하는 데 사용되는 것과 가까운 갈기 - 및 - 폴란드어 기술을 기반 공진기 연마를위한 프로토콜은이 문서에서 설명. 그런 다음, 어느 연마의 품질을 특성화하는 중요한 매개 변수 백색광 간섭계 profilometer 측정 표면 거칠기이다. 공진기에서 빛을 발사하기 위해, 마이크로 미터 범위의 직경 테이퍼 실리카 섬유가 사용됩니다. 이러한 작은 직경에 도달의, 우리는 떨어져 섬유를 뽑아 동시에 컴퓨터 제어 모터를 사용하여 &quot;불꽃 칫솔질&quot;기술, 그리고 테이퍼로 섬유 영역을 가열 토치를 채택한다. 공진기와 테이퍼 섬유는 나중에 파장 스캐닝 레이저를 이용하여 속삭이는 갤러리 모드의 공진 신호를 시각화하기 위해 서로에게 접근하고 있습니다. 커 광학 주파수 빗의 형성이 등거리 스펙트럼 라인으로 만들어진 스펙트럼으로 관찰 될 때까지 공진기, 비선형 현상의 광 출력을 증가시켜 트리거됩니다. 이러한 커 빗 스펙트럼은 과학 기술의 여러 응용 프로그램에 적합한 뛰어난 특성을 가지고. 우리는 매우 안정적인 마이크로 웨이브 주파수 합성에 관련된 응용 프로그램을 고려 GHz의 복합 주파수가 커 빗의 생성을 보여줍니다.

이 5 단계 프로토콜은 전자 광 애플리케이션을위한 매우 높은 품질의 요인 WGM 공진기를 얻을 수 있습니다. 계획 2 대표되는 첫 번째 단계는, 공진기 원하는 형태로 제공하는 것을 목표로하고있다. 여기에 주요 어려움은 그 림 있도록 강하게 기계적 관점에서 구조적 취약성을 선도없이 갇힌 광자를 한정 할 정도로 날카로운 디스크를 생산하는 것입니다. 그것은 크...

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Microwave Photonics Systems Based on Whispering-gallery-mode Resonators

매우 높은 Q의 속삭이는 갤러리 모드 공진기를 기반으로 전자 포토닉스 시스템을 구축하기 위해 실험실에서 개발 한 사용자 정의 방법이 제시되어 있습니다. 이러한 공진기를 얻고 특성화 프로토콜을 자세히 설명하고, 전자 포토닉스의 응용 프로그램을 일부 설명이 제공됩니다.

마이크로 웨이브 포토닉스 시스템 속삭이는 - 갤러리 모드 공진기를 기반으로

Microwave photonics systems rely fundamentally on the interaction between microwave and optical signals. These systems are extremely promising for various ...

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Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe their electromagnetic properties to the structure of their constituents, instead of the atoms that compose them. For example, sub-wavelength metal wires can be arranged to possess an effective electric permittivity that is either positive or negative at a given frequency, in contrast to the metals themselves 2. This unprecedented control over the behaviour of light can potentially lead to a number of novel devices, such as invisibility cloaks 3, negative refractive index materials 4, and lenses that resolve objects below the diffraction limit 5. However, metamaterials operating at optical, mid-infrared and terahertz frequencies are conventionally made using nano- and micro-fabrication techniques that are expensive and produce samples that are at most a few centimetres in size 6-7. Here we present a fabrication method to produce hundreds of meters of metal wire metamaterials in fiber form, which exhibit a terahertz plasmonic response 8. We combine the stack-and-draw technique used to produce microstructured polymer optical fiber 9 with the Taylor-wire process 10, using indium wires inside polymethylmethacrylate (PMMA) tubes. PMMA is chosen because it is an easy to handle, drawable dielectric with suitable optical properties in the terahertz region; indium because it has a melting temperature of 156.6 &deg;C which is appropriate for codrawing with PMMA. We include an indium wire of 1 mm diameter and 99.99% purity in a PMMA tube with 1 mm inner diameter (ID) and 12 mm outside diameter (OD) which is sealed at one end. The tube is evacuated and drawn down to an outer diameter of 1.2 mm. The resulting fiber is then cut into smaller pieces, and stacked into a larger PMMA tube. This stack is sealed at one end and fed into a furnace while being rapidly drawn, reducing the diameter of the structure by a factor of 10, and increasing the length by a factor of 100. Such fibers possess features on the micro- and nano- scale, are inherently flexible, mass-producible, and can be woven to exhibit electromagnetic properties that are not found in nature. They represent a promising platform for a number of novel devices from terahertz to optical frequencies, such as invisible fibers, woven negative refractive index cloths, and super-resolving lenses.

Metamaterials at terahertz frequencies offer unique opportunities, but are challenging to fabricate in bulk. We adapt the fabrication procedure for microstructured polymer optical fibers to inexpensively fabricate metamaterials potentially on an industrial scale. We produce polymethylmethacrylate fibers containing ~10 &mu;m diameter indium wires separated by ~100 &mu;m, which exhibit a terahertz plasmonic response.

섬유 그리기 방법을 사용하여 제조 Metamaterials

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

연구

공학

Development of Whispering Gallery Mode Polymeric Micro-optical Electric Field Sensors

Optical modes of dielectric micro-cavities have received significant attention in recent years for their potential in a broad range of applications. The optical modes are frequently referred to as "whispering gallery modes" (WGM) or "morphology dependent resonances" (MDR) and exhibit high optical quality factors. Some proposed applications of micro-cavity optical resonators are in spectroscopy1, micro-cavity laser technology2, optical communications3-6 as well as sensor technology. The WGM-based sensor applications include those in biology7, trace gas detection8, and impurity detection in liquids9. Mechanical sensors based on microsphere resonators have also been proposed, including those for force10,11, pressure12, acceleration13 and wall shear stress14. In the present, we demonstrate a WGM-based electric field sensor, which builds on our previous studies15,16. A candidate application of this sensor is in the detection of neuronal action potential.
The electric field sensor is based on polymeric multi-layered dielectric microspheres. The external electric field induces surface and body forces on the spheres (electrostriction effect) leading to elastic deformation. This change in the morphology of the spheres, leads to shifts in the WGM. The electric field-induced WGM shifts are interrogated by exciting the optical modes of the spheres by laser light. Light from a distributed feedback (DFB) laser (nominal wavelength of ~ 1.3 &mu;m) is side-coupled into the microspheres using a tapered section of a single mode optical fiber. The base material of the spheres is polydimethylsiloxane (PDMS). Three microsphere geometries are used: (1) PDMS sphere with a 60:1 volumetric ratio of base-to-curing agent mixture, (2) multi layer sphere with 60:1 PDMS core, in order to increase the dielectric constant of the sphere, a middle layer of 60:1 PDMS that is mixed with varying amounts (2% to 10% by volume) of barium titanate and an outer layer of 60:1 PDMS and (3) solid silica sphere coated with a thin layer of uncured PDMS base. In each type of sensor, laser light from the tapered fiber is coupled into the outermost layer that provides high optical quality factor WGM (Q ~ 106). The microspheres are poled for several hours at electric fields of ~ 1 MV/m to increase their sensitivity to electric field.

A high-sensitivity photonic micro sensor was developed for electric field detection. The sensor exploits the optical modes of a dielectric sphere. Changes in the external electric field perturb the sphere morphology leading to shifts in its optical modes. The electric field strength is measured by monitoring these optical shifts.

갤러리 모드 고분자 마이크로 광 전기장 센서 글린의 개발

Optical modes of dielectric micro-cavities have received significant attention in recent years for their potential in a broad range of applications. The ...

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit a strong degradation after annealing due to the occurrence of void formation at the contact/SiO2 interface. This void formation can cause cracking and delamination of the metal film, which can increase the resistance or lead to a complete failure of the NW device. In order to address issues associated with void formation, a technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from the substrates to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN NW devices. This procedure determines the degree of adhesion of the contact films to the substrate and NWs and allows for the characterization of the morphology and composition of the contact interface with the substrate and nanowires. This technique is also useful for assessing the amount of residual contamination that remains from the NW suspension and from photolithographic processes on the NW-SiO2 surface prior to metal deposition. The detailed steps of this procedure are presented for the removal of annealed Ni/Au contacts to Mg-doped GaN NWs on a SiO2 substrate.

A technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from their substrate to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN nanowire devices.

단 하나의 GaN 나노 와이어 장치에 대한 문의 인터페이스의 분석

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A single gold nanoparticle held by an optical tweezer is used as a sensor to quantify the rhythmic motion of a Nauplius larva (Artemia salina) in a water sample. This is achieved by monitoring the time dependent displacement of the trapped nanoparticle as a consequence of the Nauplius activity. A Fourier analysis of the nanoparticle&#39;s position then yields a frequency spectrum that is characteristic to the motion of the observed species. This experiment demonstrates the capability of this method to measure and characterize the activity of small aquatic larvae without the requirement to observe them directly and to gain information about the position of the larvae with respect to the trapped particle. Overall, this approach could give an insight on the vitality of certain species found in an aquatic ecosystem and could expand the range of conventional methods for analyzing water samples.

Analyzing the Movement of the Nauplius &#039;Artemia salina&#039; by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

We use optical tracking of plasmonic nanoparticles to probe and characterize the frequency movements of aquatic organisms.

&#39;Nauplius의 움직임을 분석<em&gt; 아테 살리나</em&gt; &#39;플라즈몬 나노 입자의 광학 추적하여

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A ...

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of biosensing devices. We report on a protocol of using KrF and ArF lasers irradiating Si (001) samples immersed in a liquid environment with low number of pulses and operating at moderately low pulse fluences to induce Si wettability modification. Wafers immersed for up to 4 hr in a 0.01% H2O2/H2O solution did not show measurable change in their initial contact angle (CA) ~75&#176;. However, the 500-pulse KrF and ArF lasers irradiation of such wafers in a microchamber filled with 0.01% H2O2/H2O solution at 250 and 65 mJ/cm2, respectively, has decreased the CA to near 15&#176;, indicating the formation of a superhydrophilic surface. The formation of OH-terminated Si (001), with no measurable change of the wafer&#8217;s surface morphology, has been confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and atomic force microscopy measurements. The selective area irradiated samples were then immersed in a biotin-conjugated fluorescein-stained nanospheres solution for 2 hr, resulting in a successful immobilization of the nanospheres in the non-irradiated area. This illustrates the potential of&#160;the method for selective area biofunctionalization and fabrication of advanced Si-based biosensing architectures. We also describe a similar protocol of irradiation of wafers immersed in methanol (CH3OH) using ArF laser operating at pulse fluence of 65 mJ/cm2 and in situ formation of a strongly hydrophobic surface of Si (001) with the CA of 103&#176;. The XPS results indicate ArF laser induced formation of Si&#8211;(OCH3)x compounds responsible for the observed hydrophobicity. However, no such compounds were found by XPS on the Si surface irradiated by KrF laser in methanol, demonstrating the inability of the KrF laser to photodissociate methanol and create -OCH3 radicals.

We report on a process of in situ alteration of HF treated Si (001) surface into a hydrophilic or hydrophobic state by irradiating samples in microfluidic chambers filled with&#160;H2O2/H2O solution (0.01%-0.5%) or methanol solutions using pulsed UV laser of a relative low pulse fluence.

액체 환경에서의 펄스 자외선 레이저 조사에 의한 실리콘 표면의 젖음성의 선택 영역 수정

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

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

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

멀티 코어 섬유에 브래그 격자를 작성

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

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.

초전도 공진기의 제조 및 특성

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

Stimulated Stokes and Antistokes Raman Scattering in Microspherical Whispering Gallery Mode Resonators

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres can be thought as a store of energy with a huge variety of applications: compact laser sources, highly sensitive biochemical sensors and nonlinear phenomena. A protocol for the fabrication of both the microspheres and coupling system is given. The couplers described here are tapered fibers. Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS). A proof of the cavity-enhanced phenomenon is given by the lack of correlation among the pump, signal and idler: a resonant mode has to exist in order to obtain the pair of signal and idler. In the case of hyperparametric oscillations (four wave mixing and stimulated anti-stokes Raman scattering), the modes must fulfill the energy and momentum conservation and, last but not least, have a good spatial overlap.

Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS).

Microspherical 위스퍼 링 갤러리 모드 공진기에 자극 스톡스와 Antistokes 라만 산란

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres ...

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high external quantum efficiencies (EQE) and spans the whole visible spectrum. It has been recently reported that the UV excited luminescence of partially Li-exchanged sodium Linde type A zeolites [LTA(Na)] containing luminescent silver clusters can be controlled by adjusting the water content of the zeolite. These samples showed a dynamic change in their emission color from blue to green and yellow upon an increase of the hydration level of the zeolite, showing the great potential that these materials can have as luminescence-based humidity sensors at the macro and micro scale. Here, we describe the detailed procedure to fabricate a humidity sensor prototype using silver-exchanged zeolite composites. The sensor is produced by suspending the luminescent Ag-zeolites in an aqueous solution of polyethylenimine (PEI) to subsequently deposit a film of the material onto a quartz plate. The coated plate is subjected to several hydration/dehydration cycles to show the functionality of the sensing film.

A protocol for the synthesis of moisture-responsive luminescent Ag-zeolite composites is described in this report.

발광 기반 습도 센서와 같은 나노 구조 AG-제올라이트 복합

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

Fabrication of Nanopillar-Based Split Ring Resonators for Displacement Current Mediated Resonances in Terahertz Metamaterials

Terahertz (THz) split ring resonator (SRR) metamaterials (MMs) has been studied for gas, chemical, and biomolecular sensing applications because the SRR is not affected by environmental characteristics such as the temperature and pressure surrounding the resonator. Electromagnetic radiation in THz frequencies is biocompatible, which is a critical condition especially for the application of the biomolecular sensing. However, the quality factor (Q-factor) and frequency responses of traditional thin-film based split ring resonator (SRR) MMs are very low, which limits their sensitivities and selectivity as sensors. In this work, novel nanopillar-based SRR MMs, utilizing displacement current, are designed to enhance the Q-factor up to 450, which is around 45 times higher than that of traditional thin-film-based MMs. In addition to the enhanced Q-factor, the nanopillar-based MMs induce a larger frequency shifts (17 times compared to the shift obtained by the traditional thin-film based MMs). Because of the significantly enhanced Q-factors and frequency shifts as well as the property of biocompatible radiation, the THz nanopillar-based SRR are ideal MMs for the development of biomolecular sensors with high sensitivity and selectivity without inducing damage or distortion to biomaterials. A novel fabrication process has been demonstrated to build the nanopillar-based SRRs for displacement current mediated THz MMs. A two-step gold (Au) electroplating process and an atomic layer deposition (ALD) process are used to create sub-10 nm scale gaps between Au nanopillars. Since the ALD process is a conformal coating process, a uniform aluminum oxide (Al2O3) layer with nanometer-scale thickness can be achieved. By sequentially electroplating another Au thin film to fill the spaces between Al2O3 and Au, a close-packed Au-Al2O3-Au structure with nano-scale Al2O3 gaps can be fabricated. The size of the nano-gaps can be well defined by precisely controlling the deposition cycles of the ALD process, which has an accuracy of 0.1 nm.

A protocol for the design and fabrication of a novel nanopillar-based split ring resonator (SRR) is presented.

테라 헤르츠 메타 물질의 변위 현재 중재 공명은을위한 나노 기둥 기반 분할 링 공진기의 제작

Terahertz (THz) split ring resonator (SRR) metamaterials (MMs) has been studied for gas, chemical, and biomolecular sensing applications because the SRR ...