이 연구는 국립 과학 재단에서 부여 번호 1029547에 의해 지원됩니다. 저자는 초기 섬유 세그먼트와 마지막 광섬유의 다시 그리기를 제공하기위한 패러다임 광학 주식 회사에서 DJ 웰커을 인정하고 싶습니다. 저자는 또한 스티븐 Hardcastle 및 SEM 이미징을위한 헤더 A. 오웬을 인정합니다.

1. 무질서 폴리머 광섬유를 제조 <ol><li> 테이블에 PMMA 가닥의 약 200 확산과 PMMA의 상단에 PS 가닥의 같은 수의 확산. 혼합 가닥을 재 포장. PMMA 40,000 가닥 무작위 PS 40,000 가닥과 혼합 될 때까지이 절차를 반복합니다. </li><li> 약 2.5 인치의 측면 폭 광장 프리폼에 무작위로 혼합 가닥을 조립합니다. </li><li> 250 ㎛의 직경을 가진 광섬유에 프리폼을 그립니다. 프리폼들은 표준 절차 16을 사용하여 통합 패러다임 광학에 그려집니다. </li></ol> 2. 영상 무질서 섬유의 굴절률 프로필 <ol><li> 이러한 이미지 결과 광섬유의 굴절률 프로파일에 탑콘 ABT로 SEM을 사용합니다. </li><li> 물속에 폴리머 광섬유 약 10 분 동안 액체 질소의 샘플 및 다음 반으로 휴식. </li><li> 에틸 알콜에 잠수함 샘플 깨진 팁. 애약 65 ℃에서 용액의 EP 온도 에틸 알코올 섬유 PMMA 사이트를 용해 될 때까지 3 분 정도 용액에 시료를 남겨주세요. </li><li> 10 나노 미터 두께의 Au / 팔라듐 층과 SEM의 챔버에서 샘플을 배치와 코트 각각의 샘플입니다. </li></ol> 3. 광학 특성에 대한 섬유 샘플을 준비 <ol><li> 5cm 긴 섬유 샘플을 준비합니다. </li><li> 65 ° C에 곡선 칼날을 가열하고 37 섬유 ° C. 오른쪽 온도를 사용하면 쪼개서 과정에서 발생할 수있는 섬유 팁의 변형을 방지 할 수 있습니다. </li><li> 잘라 깨끗 수직이 될 수 있도록, 절단 표면에 섬유의 끝을 맞 춥니 다. 섬유의 측면에서 블레이드를 배치하고 빠르게 가로 질러. </li><li> 섬유 끝이 섬유면에 수직으로 쪼개되어 있는지 확인하기 위해 광학 현미경을 사용하여 섬유 끝을 검사합니다. 쪼개서 과정에서 직각으로 면도날은 일의 틸팅을 방지하기 위해 유지전자 팁. </li><li> 섬유 샘플을 닦는 등 THORLABS LFG03P 알루미늄 산화물 연마 종이 (0.3 μM)로 연마 용지를 사용하십시오. 섬유 끝을 연마, 족집게 얼굴이 연마되는 약 1.5 mm 떨어져 섬유를 파지와 핀셋의 쌍에 고정. 1 인치 길이의 용지에 섬유 그림 - 8 모양의 경로, 약 8 시간을 그립니다. 그림-8 모양의 경로는 전체 끝이 광택이 있는지 확인합니다. </li></ol> 4. 섬유 샘플에서 전파 빔의 빔 프로파일을 측정 <ol><li> 20X 목표와 두 개의 평면 거울을 사용하여 SMF630hp 섬유에 커플 그는 - 느 레이저를. 2 자유도 함께 무대에 평면 거울을 배치합니다. 3 자유도 함께 무대에 목적을 둡니다. 처음에는 8mm의 거리 거리 목표 끝에서 SMF 섬유를 유지합니다. 미러 홀더 및 목적 홀더 손잡이를 사용하여 섬유의 끝 부분에 레이저 빛을 조명. S의 다른 쪽을 연결파워 미터에 MF. SMF에 커플 전력은 미러 홀더의 손잡이를 사용하여뿐만 아니라 목적 홀더 횡단 손잡이. 커플 링의 효율이 크게 목적 홀더에 수직 위치 노브를 사용하여 증가시킬 수 있습니다. 1 ㎿가 결합 된 힘은 충분히 측정이다. </li><li> THORLABS MAX343 자동화 단계를 사용하여 폴리머 광섬유에 몇 SMF630hp 섬유. 전동 무대는 세 개의 직교 방향으로 이동할 수 있습니다. 몇 고분자 섬유 팁의 중심에, 자유의 횡단도 SMF 섬유를 사용. 무대의 종 방향 변위를 사용하여 고분자 섬유에 가깝게 가능한 SMF 섬유를 놓습니다. SMF와 고분자 섬유 사이의 작은 에어 갭은 빔의 확장을 줄일 수 있습니다. 길이 방향으로 이동하는 두 번째 전동 무대에 전체 설치를 놓습니다. 4.4에서 설명되므로 두 번째 전동 무대 영상에 사용됩니다. </li><li> 광학 M을 사용하여icroscope과 직각 거울, SMF는 고분자 섬유의 중앙에 결합, 두 섬유 사이의 에어 갭 가능한 한 작은 것이 있는지 확인하기 위해 SMF 및 고분자 섬유의 위치를​​ 모니터링 할 수 있습니다. 고분자 섬유 팁 고분자 섬유 팁 또는 변형의 작은 기울기 프로세스를 쪼개기 또는 연마 때문에 SMF 및 고분자 섬유 사이의 최소 에어 갭을 제한 할 수 있습니다. SMF 섬유 고분자 섬유의 끝에서 이동할 수 있어야하기 때문에 섬유 사이에 작은 간격이 필요합니다. 유일하게 커플 링 프로세스를 쉽게하기 위해 고분자 섬유 센터에서 SMF를 놓습니다. 실험 기간 동안, 횡 고분자 섬유의 다른 지역에서 지역화를 관찰하기 위해 고분자 섬유의 끝 부분을 통해 SMF에서 제공되는 입사 광선을 청소. </li><li> 40X 목표를 사용하여 섬유의 출력을 측정하는 CCD 카메라 빔 프로파일을 사용합니다. 첫째, 고분자 섬유의 경계를 모니터링하는 CCD 카메라를 포​​화.목적 홀더 손잡이를 사용하여 고분자 섬유 경계가 CCD에 관찰 할 수 있는지 확인합니다. </li><li> 전체 설치 (4.2 참조) 길이 방향, CCD의 이미지가 CCD와 목표를 수정하는 동안 멀리 또는 40X 목적으로 설치를 이동하여 초점을 맞추고 있는지 확인을 움직이는 동력 단계를 사용합니다. 집중을위한 메트릭으로, CCD에 몇 군데 프로필은 초점에서 최소 크기를해야한다. 빔의 초점을 맞춘 이미지를 시각적으로 감기해서는 안됩니다. </li><li> 입력의 끝에서 입사 빔을 이동하고 다른 입사 빔 위치의 출력 빔의 강도를 측정합니다. 입사 빔의 5 가지 위치에 대한 데이터를 수집합니다. 20 섬유 샘플에 대한 측정을 수행하고 100 개의 다른 측정의 합계를 수집합니다. </li></ol>

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

저자는 그들이 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.

섬유 그리기 과정에서 굴절률 프로파일은 모두 있기 때문에 원래의 섬유 가닥의 크로스 오버의도 때문에 추첨 과정에서 섬유 직경의 변형, 미터 이상 일정하게 유지되지 않습니다. 우리는 안정 공법 여기보고와 비교 긴 섬유 길이에 불변 광 섬유를 제조하는 데 도움이 될 것으로 기대합니다. 섬유 팁의 SEM 이미지에 대한 샘플을 준비하고, 우리는 샘플이 충분히 긴 시간 (2 ~ 3 ...

PW 앤더슨 1에 의한 이론적 연구에서, 그것은 양자 전자 시스템에서 장애의 존재, 확산 프로세스가 중지 및 지역화 전자 국가가 개발하는 표시했다. 앤더슨 지역화는 또한 빛으로 클래식 파도 발생할 수있는 웨이브 현상이다. 광학 2,3 앤더슨 지역화의 이론적 예측 때문에, 전자파 4,5 실험적으로이 현상을 실현하기 위해 많은 노력이 있었다. 그러나, 광 산란 단면적은 대부분 광학 재료의 낮은 굴절률 대비로 인해 너무 자주 작기 때문에 강력한 현지화를 달성하기 매우 어려운되었습니다. 1989 년 드 Raedt 등 6.은 낮은 굴절률 대비와 준 두 차원 무질서 광학 시스템 앤더슨 현지화를 관찰하는 것이 가능하다는 것을 보여 주었다. 장애는 지주의 횡단면에 국한되어있는 경우 그들은 그렇게 보여길이 방향으로 고정 매체에 파도 agating, 빔 강력한 횡단 산란에 의한 횡 방향에있는 작은 영역에 국한 남아있을 수 있습니다. 가로 앤더슨 현지화 먼저 사진 굴절 크리스탈 7 간섭 패턴을 사용하여 만든 두 개의 차원 도파로에서 관찰되었다. 용융 실리카는 무질서 도파관은 샘플에 따라 펨토초 펄스를 사용하여 작성하는 횡 앤더슨 현지화 8,9의 관찰에 사용 된 다른 매체입니다. 위에서 언급 한 시스템의 무질서 사이트의 굴절률의 차이가 10 -4의 순서에, 그래서 현지화 반경은 매우 큽니다. 또한 일반적인 도파관은 몇 센티미터보다 일반적으로 더 이상 있지 않으며, 따라서 그들은 유도 파 응용 프로그램을위한 실용적되지 않을 수 있습니다. 우리는 한 차원 무질서 도파관의 가로 앤더슨 현지화의 관찰은 이전 재에보고 된 것을 지적F 10. 여기에서 개발 된 광섬유 유도 파 응용 프로그램 11,12에 대한 횡 방향 앤더슨 현지화의 이전 실현에 비해 여러 가지 장점이 있습니다. 첫째, 일반 광학 섬유의 빔 반경에 비해 작은 지역화 된 빔 섬유 결과의 장애 사이트 간의 0.1의 큰 굴절률 차이. 둘째, 고분자 무질서 광학 섬유는 더 이상 굴절 결정 또는 용융 실리카에 외부에서 작성 무질서 도파로보다 할 수있다. 우리는 60 cm 길이의 섬유 11 가로 앤더슨 현지화을 관찰 할 수 있었다. 셋째, 폴리머 무질서 광학 섬유는 섬유 13 광파의 전송에 의존하는 현실 세계의 디바이스 레벨 애플리케이션에 실용적, 유연합니다. 무질서 광학 섬유를 제조하기 위해, PMMA 40,000 가닥 PS 40,000 가닥 무작위로 혼합 여기서 각 STR직경 8 인치 250 μM이었다. 무작위로 혼합 물가는 약 2.5 인치의 측면 폭의 사각 단면 프리폼에 조립 하였다. 프리폼 후 약 250 μm의 (그림 1)의 측면 폭 광장 광섬유로 그려졌다. 무작위로 원래의 섬유 가닥을 혼합하기 위해, 우리는 큰 테이블에 PMMA 광섬유 가닥의 레이어를 확산 PS 섬유 가닥의 레이어를 추가 한 다음, 무작위로 그들을 함께 혼합. 좋은 임의의 혼합물을 얻을 때까지 과정을 여러 번 반복했다. 우리는 이미지 무질서 폴리머 광섬유의 굴절률 프로파일에 주사 전자 현미경 (SEM)을 사용했다. 같은 날카로운 가열 블레이드를 사용하는 등 정기적으로 쪼개는 기술은, 그것의 굴절률 프로파일을 매핑하는 섬유 종료의 SEM 영상의 섬유 샘플을 준비하는 데 사용할 수 없습니다 칼날이 손상 섬유 끝의 형태를 때문입니다. 섬유를 연마하는 일에 유사한 해로운 영향을 미친다섬유 끝의 전자 품질. SEM 영상을위한 고품질의 샘플을 준비하기 위해, 우리는 몇 분 동안 액체 질소의 각 섬유를 물속에 잠긴 후 섬유 파산, 몇 가지 좋은 섬유 조각에 충분한 섬유 샘플에서 수행하는 경우,이 메소드는 결과 (15 % 성공 정도 속도) SEM 영상에 대한 매우 높은 품질과 매끄러운 끝 표면. 우리는 다음 광섬유 끝 PMMA 사이트를 녹이는 3 분 약 60 ° C에서 알코올 용액 에틸 70 %를 사용, 더 이상 노출은 전체 섬유 끝을 분해 할 수 있습니다. 우리는 AU / 파킨슨 병 샘플을 코팅 SEM 챔버에서 그들을 배치. 이 확대 된 무질서 폴리머 광섬유의 SEM 이미지를 그림 2에 표시됩니다. 밝은 회색 사이트는 PS하며 어두운 사이트는 PMMA이다. 이미지의 전체 폭이 이미지의 작은 기능 크기는 그리기 프로세스가 완료되면 섬유 가닥의 개별 사이트의 크기에 해당하는 ~ 0.9 μm의, 우리는 24 μm의 수 있습니다. characte하기 위해서는무질서 광섬유의 도파 특성을 리제, 우리는 633 nm의 파장에서 그는 - 네 레이저를 사용했습니다. 그는 - 느 레이저 후 고정밀 자동화 단계를 사용하여 무질서한 폴리머 광섬유로 엉덩이 결합되어 4 ㎛ 정도의 모드 필드 직경 단일 모드 SMF630hp 광섬유로 결합된다. 출력은 40X 목표를 사용하여 CCD 카메라 빔 프로파일에 몇 군데 있습니다. 실험의 첫 번째 세트에서, 우리는 20 개의 다른 무질서 섬유 샘플, 각 5 cm 길이를 선택, 5 cm 길이 우리의 수치 시뮬레이션에서 전파의 길이에 맞게 선택되었다. 무질서 섬유의 수치 시뮬레이션도 1100 요소와 고성능 컴퓨팅 클러스터에서, 일반적으로 매우 시간이 소모됩니다. 633 ㎚의 파장에 대한 전체 가로 앤더슨 현지화는 전파 11,12 약 2.5 cm 후에 발생하므로, 우리는 5 cm 길이 우리의 목적을 위해 충분하다고 결정했다. STOC 때문에앤더슨 현지화 hastic 자연, 우리는 평균 빔 직경의 실험 및 수치 값을 비교하기에 충분한 통계를 수집하기 위해 100 실현을위한 실험과 시뮬레이션 모두를 반복 할 필요가 있었다. 실제로, 100 개의 다른 측정은 20 개의 다른 무질서 섬유 샘플의 각 다섯 공간적으로 분리 측정을하여 얻을 수 있습니다. 그것은 유리 광섬유에 비해 측정 무질서 폴리머 광섬유를 준비하기 매우 어렵습니다. 예를 들어, 하나는 고급 쪼개서 표준 실리카 기반의 광섬유에 대해 잘 개발 된 연마 도구와 기법을 사용할 수 없습니다. 폴리머 광섬유 쪼개는 및 연마 세련된 절차는 아브디 등에 의해보고되었다 14;. 우리는 우리의 섬유 샘플을 준비하기 위해 약간의 수정을 자신의 방법을 사용했다. 다니엘 폴리머 무질서 광섬유하기 위해서는, 곡선 X-ACTO 블레이드는 65 ℃로 가열 될 때, C 및 37 ° C 섬유. 깨끗하고 수직 절단이 이루어질 수 있도록 섬유의 끝은 절단 표면에 정렬됩니다. 잎은 섬유의 측면에 배치하고, 신속 걸쳐 롤백됩니다. 전체 쪼개는 과정은 블레이드 섬유의 온도가 크게 변경되지 않도록 최대한 빨리 수행해야합니다. 섬유를 쪼개기 및 광학 현미경 하에서 검사 한 후, 섬유 끝은 사소한 결함이 제거되는 것을 보장하기 위해 표준 파이버 랩핑 시트 (0.3 μm의 THORLABS LFG03P 알루미늄 산화물 연마 종이)를 사용하여 닦는다. 섬유 끝을 연마, 그것은 끝 얼굴이 연마되는 약 1.5 mm 떨어져 섬유를 들고 핀셋 핀셋에서 개최됩니다. 섬유는 1 인치 길이의 용지에 그려진 그림-8 모양의 경로, 약 8 시간이. 광학 현미경 검사로 부드러운 가장자리의 섬유 결과를 연마. 또한, 연마 로카에 적절한 결합을 용이하게지역화 자리가 형성되기 전에 다시 커플 링과도 초기 전파 거리를 모두 감쇠를 줄일 섬유에 lized 자리. 우리는 이미지 출력 빔의 강도에 CCD 카메라 빔 프로파일 러를 사용했다. 니어 필드 강도 프로파일은 40X 목표를 사용하여 촬영 하였다. 섬유의 경계를 찾기 위해, 우리는 SMF630hp 섬유에서 들어오는 빛의 힘을 증가시켜 CCD 포화. 경계와 관련하여 지역화 된 빔의 강도 프로파일을 감지하면, 우리는 자동 노출 옵션으로 CCD 빔 프로파일을 설정합니다. 우리는 효과적인 빔 반경을 계산하기 위해 강도 프로파일의 이미지를 사용했습니다. 주변 잡음의 영향을 제거하기 위하여는, 우리는 우리가 SMF630hp 섬유의 예상 빔 직경을 얻을 수 있도록하기 위해 이미지 처리 절차를 보정. 평균 값 주변의 빔 반경의 차이의 평균 측정 값은 누메와 잘 일치rical 시뮬레이션과 같은 참조에 표시. 11. 참고 문헌 같이 고분자 섬유 출력 빔 프로파일 명확하게 입사 빔의 위치 변화를 따릅니다. 11,12,13합니다. 같은 지역화 된 빔의 빔 반경 장애 사이트 크기와 사건의 파장으로 설계 변수의 영향의 포괄적 인 연구는 참고 문헌에 제시 하였다. 12,15가.

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

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

우리는 새로운 도파 메커니즘으로 가로 앤더슨 지역화를 사용 무질서 폴리머 광섬유의 개발과 특성. 개발 된 폴리머 광은 무작위로 혼합하여 250 ㎛의 측면 폭의 사각 단면 광섬유로 그려 폴리 (메틸 메타 크릴 레이트) (PMMA)와 폴리스티렌 (PS) 80,000 가닥으로 구성되어 있습니다. 처음에는 각 가닥 긴 직경 200 μm의와 8 인치입니다. 원래 섬유 가닥의 혼합 과정 중에 섬유는 서로 교차하지만, 큰 무승부 비율은 굴절률 프로파일이 수십 센티미터에 대한 섬유의 길이에 따라 불변임을 보장합니다. 기존의 광섬유 빔 반경에 필적 작은 지역화 된 빔 반경 난잡한 사이트 결과 사이에 0.1의 큰 굴절률 차이. 입력 광은 엉덩이 커플 링 방법과 동북아를 사용하여 표준 단일 모드 광섬유에서 시작됩니다무질서 섬유 R-필드 출력 빔은 40X 목표와 CCD 카메라를 사용하여 이미지가됩니다. 출력 빔 직경은 수치 시뮬레이션에서 예상되는 결과와 잘 일치. 이 연구에서 제시 무질서 광섬유 2D 앤더슨 지역화의 첫 번째 장치 수준의 구현, 그리고 잠재적으로 이미지 전송 및 단거리 광통신 시스템에 사용할 수 있습니다.

광택 섬유의 SEM 이미지는 그림 1에 표시됩니다. 섬유 팁의 대부분의 지역을 위해, 폴란드어 품질이 좋은, 그 그림 1의 SEM 이미지. 에틸 알코올 용액, 그림 2에 녹이고 그 끝 섬유 시료의 SEM 이미지는 회색 색상 어두운 PS 사이트의 PMMA 사이트를 보여줍니다. 그림 2의 SEM 이미지는 섬유의 24 μm의 폭에로 확대된다. SEM 이미징, 섬유 샘플 AU / 팔라듐의 10 ...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light at JoVE.com

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

우리는 새로운 도파 메커니즘으로 가로 앤더슨 지역화를 사용 무질서 폴리머 광섬유의 개발과 특성. 이 마이크로 구조 광섬유는 기존의 광섬유 빔 반경에 필적 반경 작은 지역화 된 빔을 수송 할 수 있습니다.

빛의 통과 앤더슨 현지화 무질서 폴리머 광섬유의 제조 및 특성

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

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

Research

JoVE Journal

Engineering

11.3K 조회수.  University of Wisconsin-Milwaukee. 우리는 새로운 도파 메커니즘으로 가로 앤더슨 지역화를 사용 무질서 폴리머 광섬유의 개발과 특성. 이 마이크로 구조 광섬유는 기존의 광섬유 빔 반경에 필적 반경 작은 지역화 된 빔을 수송 할 수 있습니다.

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

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

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).

광자 크리스탈 느린 경 Waveguides 그리고 안의 공간의 제조 및 특성

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 ...

Using Microwave and Macroscopic Samples of Dielectric Solids to Study the Photonic Properties of Disordered Photonic Bandgap Materials

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). In this article we will describe the methods for constructing and characterizing macroscopic disordered photonic structures using microwaves. The microwave regime offers the most convenient experimental sample size to build and test PBG media. Easily manipulated dielectric lattice components extend flexibility in building various 2D structures on top of pre-printed plastic templates. Once built, the structures could be quickly modified with point and line defects to make freeform waveguides and filters. Testing is done using a widely available Vector Network Analyzer and pairs of microwave horn antennas. Due to the scale invariance property of electromagnetic fields, the results we obtained in the microwave region can be directly applied to infrared and optical regions. Our approach is simple but delivers exciting new insight into the nature of light and disordered matter interaction.

Our representative results include the first experimental demonstration of the existence of a complete and isotropic PBG in a two-dimensional (2D) hyperuniform disordered dielectric structure. Additionally we demonstrate experimentally the ability of this novel photonic structure to guide electromagnetic waves (EM) through freeform waveguides of arbitrary shape.

Disordered structures offer new mechanisms for forming photonic bandgaps and unprecedented freedom in functional-defect designs. To circumvent the computational challenges of disordered systems, we construct modular macroscopic samples of the new class of PBG materials and use microwaves to characterize their scale-invariant photonic properties, in an easy and inexpensive manner.

무질서 광 밴드 갭 (photonic bandgap) 재료의 광자 속성을 연구에 전자 레인지 및 유전체 고체의 육안 샘플을 사용하여

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

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

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

광학 가포 전환을 통해 패터닝 - 제조 및 특성

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

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 ...

Microfluidic Fabrication of Polymeric and Biohybrid Fibers with Predesigned Size and Shape

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and used to dictate the shape as well as the diameter of a core stream.&#160;Grooves in the top and bottom of a microfluidic channel were designed to direct the sheath fluid and shape the core fluid.&#160;By matching the viscosity and hydrophilicity of the sheath and core fluids, the interfacial effects are minimized and complex fluid shapes can be formed.&#160;Controlling the relative flow rates of the sheath and core fluids determines the cross-sectional area of the core fluid.&#160;Fibers have been produced with sizes ranging from 300 nm to ~1 mm, and fiber cross-sections can be round, flat, square, or complex as in the case with double anchor fibers. Polymerization of the core fluid downstream from the shaping region solidifies the fibers.&#160;Photoinitiated click chemistries are well suited for rapid polymerization of the core fluid by irradiation with ultraviolet light.&#160;Fibers with a wide variety of shapes have been produced from a list of polymers including liquid crystals, poly(methylmethacrylate), thiol-ene and thiol-yne resins, polyethylene glycol, and hydrogel derivatives. Minimal shear during the shaping process and mild polymerization conditions also makes the fabrication process well suited for encapsulation of cells and other biological components.

Two adjacent fluids passing through a grooved microfluidic channel can be directed to form a sheath around a prepolymer core; thereby&#160;determining both shape and cross-section. Photoinitiated polymerization, such as thiol click chemistry, is well suited for rapidly solidifying the core fluid into a microfiber with predetermined size and shape.

미리 설계된 크기와 모양의 중합체 및 바이오 하이브리드 섬유의 미세 유체 제조

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and ...

생체공학

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

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using femtosecond laser-induced ablation. We show that thousands of periodic nano-craters are fabricated on an optical nanofiber by irradiating with just a single femtosecond laser pulse. For a typical sample, periodic nano-craters with a period of 350 nm and with diameter gradually varying from 50 - 250 nm over a length of 1 mm are fabricated on a nanofiber with diameter around 450 - 550 nm. A key aspect of such a nanofabrication is that the nanofiber itself acts as a cylindrical lens and focuses the femtosecond laser beam on its shadow surface. Moreover, the single-shot fabrication makes it immune to mechanical instabilities and other fabrication imperfections. Such periodic nano-craters on nanofiber, act as a 1-D PhC and enable strong and broadband reflection while maintaining the high transmission out of the stopband. We also present a method to control the profile of the nano-crater array to fabricate apodized and defect-induced PhC cavities on the nanofiber. The strong confinement of the field, both transverse and longitudinal, in the nanofiber-based PhC cavities and the efficient integration to the fiber networks, may open new possibilities for nanophotonic applications and quantum information science.

We present a protocol for fabricating 1-D photonic crystal cavities on subwavelength diameter silica fibers (optical nanofibers) using femtosecond laser-induced ablation.

펨토초 레이저에 의한 절제를 사용하여 나노 섬유에 1-D 광자 크리스탈 캐비티의 제작

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

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.

광 공진기 및 레이저 응용을위한 고분자 미소 구의 제조

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

Design and Fabrication of an Optical Fiber Made of Water

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

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

물으로 만든 광섬유의 설계 및 제조

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

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.

다광자 현미경을 위한 저비용 맞춤형 제작 및 모드 잠금 작동 의 모든 정상 분산 펨토초 섬유 레이저

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