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

매우 높은 Q 미세 유체 공진기의 1. 제작 <ol><li> 모세관 제조 설치 준비 <ol><li> 다음과 같은 방법으로 미세 유체 광 기계 공진기를 제작 -. 10.6 미크론 파장에서 약 10 CO 2 레이저 방사선의 W와 유리 모세관 프리폼을 열, 동력 변환 단계를 이용하여 선형으로 가열 된 모세관을 끌어도 1을 선형 변환의 구성을 나타낸다 단, 레이저, 그리고 당기는 과정 전에 모세관 프리폼의 위치. </li><li> 동시에 (난방) 두 CO 2 레이저와 2 개의 선형 단계를 제어하는 프로그램에 적합한 자동화 소프트웨어. 이 선형 스테이지는 레이저 가열 모세관 연신 공정을 수행한다. </li><li> 선형 단계 중 하나는 선형 그리기 프로세스 (예 : 5mm / 초) 빨리해야합니다. 느린 선형 스테이지보기, 둘째로 가열 존 자세히 소재로 피드모세관 프리폼 재료를 당기는 공정 동안 고갈되는시기 (예를 들면 0.5 mm / 초). </li><li> 수직 및 수평 축 모두를 따라 선형 단계에서 샘플 홀더에 맞 춥니 다. </li><li> 주의 깊게 (샘플 홀더 사이) 공간에서 같은 지점을 대상으로 같은 것을 모두 CO 2 레이저 빔을 맞 춥니 다. 카드 용지 또는 열에 민감한 종이 조각이 처리하는데 유용하게 사용할 수 있습니다. 레이저 안전 보호 안경을 사용하는 것을 잊지 마십시오. 테이블 수준에 눈을 내려하지 마십시오. 적절한 빔 블록, 연기 배출 및 소방를 사용합니다. </li><li> 도면 프로세스에 대한 적절한 매개 변수를 선택합니다. 예를 들어, 다음과 같은 매개 변수를 안정적으로 좋은 모세관 크기를 생성 - 10mm / 초 인상 속도, 0.5 ㎜ / 초 피드의 속도, 3 초 예열 시간, 4.5 모두 레이저에 대한 권한, 두 레이저를위한 5 W 난방 능력을 예열 W . </li><li> 잡아 당기는 동안, 레이저 파워의 조절은 도면 프로 중에 종장 모세관 반경을 제어하기 위해 사용될 수있다&#39;병&#39;공진기를 형성하는 운. 예를 그림의 차원에 표시됩니다. 3 Hz가, 6 W와 레이저 파워 3 W, 50 %의 듀티 사이클 : 적절한 변조 파라미터를 선택한다. </li></ol></li><li> 미세 광 기계 공진기의 제작 <ol><li> 는 리니어 이동 스테이지에 부착 된 두 개의 홀더에 도달 할 수 있도록 용융 실리카 모세관의 충분히 긴 세그먼트 (2-4 센티미터) 컷. </li><li> 레이저 대상 영역이 대략 모세관의 중간이되도록 시료 홀더에 모세관 샘플 마운트. 필요한 경우 CO 2 레이저 정렬을 다시 조정합니다. </li><li> 1.1.6에 명시된대로 매개 변수를 사용하여 모세관을 당깁니다. 먼저 몇 초 (그림 2a)의 모세관을 예열 한 다음 필요에 따라 (1.1.7의 매개 변수) 또는 레이저 변조하지 않고 당깁니다. </li><li> 샘플 홀더에서 그린 모세관 (그림 2b)를 제거합니다. 두에 장갑 샘플 처리두께는 깨끗한 공진 표면을 오염하지 않기 위해, 만 끝납니다. </li><li> 직경이 다른 모세 혈관을 제작하는 당기는 매개 변수를 다릅니다. 일반적으로 외경은 조건을 당기에 따라 30 μm의에서 200 ㎛로 변화한다. </li></ol></li><li> 테스트에 대한 제조 장치를 실장 <ol><li> E 모양의 글래스 홀더 (그림 2C)를 준비합니다. 세 1cm × 0.5 ㎝, 유리 슬라이드에서 한 3cm × 0.5 cm 유리 조각을 잘라. 유리 접착제 나 순간 접착제를 사용하여 E 모양으로 그들을 조립합니다. </li><li> 그린 샘플 중 미세 모세관의 길이를 잘라. 이 길이는 E 모양의 홀더에 인접한 두 개의 유리 가지 사이의 거리보다 더 길어야한다. </li><li> E 모양 홀더의 두 가지 사이에 오염되지 않은 거는 부분을 유지해야하는 동안 광학 접착제를 사용하여 홀더에 마이크로 캐 필러 장치를 붙입니다. 10 초 동안 LED UV 경화 광원.도 2C와 광학 접착제를 치료및 완성품을 보여주는도 2d. </li><li> 조심스럽게 두 약간 큰 플라스틱 튜브 (내경 예를 들어, 200 ㎛)에 장착 된 공진기의 양쪽 끝을 삽입합니다. 접착제 및 UV 경화 광학 접착제로 플라스틱 튜브에 끝을 모두. </li><li> 테스트를위한 고정 장착 장치에 세 번째 (무료) 유리 지점에서 E 형상 구조를 클램프. 최종 미세 공진기의 광학적 품질 계수는 전력 레벨이 얼마나 잘 제조 레이저가 정렬 된 방법과 안정에 의존한다. </li></ol></li></ol> 광 기계 테스트를위한 2. 실험 장치 <ol><li> 테이퍼 광섬유의 제작 <ol><li> 원하는 길이 (예를 들어, 몇 피트)의 단일 모드 통신 대역 광섬유를 준비합니다. 섬유 부문은 모두 끝이 가늘어 진 곳에 설치하고 설정 (그림 4)에 연결되어있을만큼 길어야한다. 테이퍼 방법의 무엇과 유사하다 여기에서 설명22 uggested와 보여 주었다. </li><li> 어떤 편리한 섬유 접합 방법을 사용하여 실험 장치의 나머지 부분에 제조 된 섬유 세그먼트를 연결합니다. </li><li> 서로 마주 2 개의 선형 끌어 당기는에 접합 된 섬유 세그먼트를 장착합니다. </li><li> 클래드 영역을 노출 탑재 섬유 조각의 중심에 섬유 쟈켓 벗겨. 테이퍼가 제작 될 곳이다. 메탄올 제거 영역을 청소합니다. </li><li> 오실로스코프의 실시간 전송을 확인하기 위해 가변 레이저의 전원을 켭니다. 광 검출기가 손상되지 않도록 감쇠기를 설정해야합니다. </li><li> 바로 섬유의 비 재킷 형 부분 아래에 좁은 노즐 수소 가스 버너를 배치합니다. 수소와 같은 가연성 가스 압축 작업을 할 때 권장되는 모든 안전 절차를 따르십시오. 화염 또는 세라믹 히터의 다른 &quot;깨끗한 연소&quot;소스도 사용할 수 있습니다. </li><li> 화염이 너무되지 않도록 가스를 점화하기 전에, 유량을 확인할대형 (1 ~ 2 ㎝ 높이 불길이 적절하다). 불꽃은 대부분 눈에 보이지 않는하지만 어두운 방에 희미한 오렌지 빛으로 볼 수 수도 있습니다. 수소 유량은 점화 불꽃 적절히 유리 섬유를 연화 할 점으로 설정되어야한다. </li><li> 불꽃을 점등됩니다. 마자 화염의 상태로, 동력 스테이지를 사용하여 섬유를 당기는 시작. 적절한 인상 속도는 유량의 수소 가스의 속도와 화염의 인근 지역에 의존한다. 참고 : 광섬유를 통해 전송이 계속 당겨로 시간 발진 동작을 보여주기 시작합니다. 이 멀티 모드 동작을 나타냅니다. </li><li> 진동 문제는 시간이 지남에 따라 변하지 않는 신호를 중지하고 표시되면 당기는 중지 및 턴 - 오프 불꽃을 즉시. 단일 모드 테이퍼가 획득 될 때이다. 전송을 확인합니다. 전송이 너무 낮 으면, 2.1.1의 절차를 반복한다. 개질 가스 유량, 불꽃의 크기 및 위치와 화염. 경우에 따라, 낮은 전송 단계 2.1.3에서 잘못된 정렬로 인해 수 있습니다. 또는 인해 오 염에노출 된 클래딩의 이온. </li><li> 테이퍼를 통해 결과 전송이 만족하는 경우, 테이퍼를 냉각하는 데 몇 분 정도 기다립니다. </li><li> 현미경으로 테이퍼를 검사합니다. 1,550 nm의 작동 파장, 단일 모드 테이퍼의 전형적인 직경은 1-2 μM의 순서이다. </li></ol></li><li> WGR에 테이퍼 커플 링과 전자 신호를 검색 나타내는 진동 <ol><li> 도 3에 도시 된 구성에서 실험을 설정. 기계적 진동은 동일한 실험 구성으로 SBS와 RP 모두를 통해 생성 될 수있다. 명확하게, 후방 SBS 4,21의 경우와 같이 후방 산란 신호를 검출 테이퍼 및 가변 파장 레이저 사이의 서큘 레이터를 사용하기 위해. </li><li> 조정 가능한 IR 레이저의 전원을 켜기 전에, 광 검출기가 손상되지 않도록 장소에 감쇠기를 설정해야합니다. </li><li> 켜고 조정 가능한 IR 레이저를 안정. 함수 발생기는 입력 IR의 주파수를 스​​윕하는 데 사용레이저. </li><li> 나노 포지셔닝 무대에서 공진기 홀더를 장착합니다. 정중 소멸 커플 링을 얻기 위해 테이퍼 섬유 부근에 공진을 가져온다. 레이저 주파수를 스윕으로, 광 공진은 22도 2b에서와 같이 오실로스코프에 전송에서 딥으로 표시됩니다. </li><li> 입력 레이저 광과 산란광 사이의 시간적 간섭 (즉, 비트 주) 관찰 할 수있는 전기 스펙트럼 분석기 (ESA), 광 검출기의 출력을 연결합니다. 이것은 시간적 간섭은 기계적 진동 주파수에서 발생한다. 스펙트럼 분석기의 &quot;피크 홀드&quot;기능은 기계적 진동에 대한 초기 검색에 유용합니다. </li><li> 액체가 장치 내부에 존재 특히, 기계적 진동에 대한 초기 검색을 수행하는 동안 높은 입력 전원을 사용합니다. NOTE : 일반적으로, 장치 (100) μW의 순서로 입력 전원 mechan을 자극하기에 충분iCal의 진동. </li><li> 기계적 진동이 관측 될 경우, 레이저 주파수 스캔을 끄고 CW 모드에서 레이저 파장을 조절함으로써 중요한 광학 모드 잠그지. 여기에, 오실로스코프와 스펙트럼 분석기 모두 직렬에 유용하다. 그림 5와 1,6에서와 같이 기계적 모드가 존재하는 경우,주기 신호 오실로스코프에 나타납니다. </li></ol></li></ol> 3. 광 기계 진동 측정 <ol><li> 방사선 압력 (RP) 모드의 광학 및 전자 서명 <ol><li> 2.2에 기재된 바와 같이 테이퍼 및 장치가 올바르게 결합 할 때, 기계적 진동이 관측되고, 광 소자 및 기계류 모드는 충분한 Q-인자가 있고, 충분한 입력 광 전력이 제공된다. 10 MHz의 주파수 범위에서 진동하는 경우 - 1 GHz 이상은 관찰되지 않고, 서로 다른 공진을 조사하는 편광을 변경하거나 위해 가변 파장 레이저에서 입력 전력을 증가시키는 시도진동의 최소 임계 값을 극복. 입력 전력을 증가 할 때는 항상 광 검출기를 포화하지 않도록주의하십시오. 8에 기재된 바와 또, 결합 거리는 흥미로운 다른 RP 모드에 대한 중요한 인자이다. </li><li> 기계적 모드가 여전히 발견되지 않는 경우, 광학 품질 계수를 측정하려고. 미세 광 기계 공진기의 경우, 결과는 106의 광학 품질 계수가 파라 메트릭 진동 (13)를 자극하기에 충분한 것으로 나타났다. 참고 : 보통, RP 모드는 그림 5에서 볼 수있는 것처럼, 자신의 고조파 함께 스펙트럼 분석기와 같은 전자 진동을 나타낼 것입니다 대표 결과는 4 장에서 논의 될 것이다.. </li><li> 인해 주기적 캐비티 변형에 의해 유도되는 회전에 진폭 및 위상 변조에 생성되는 광학적 측 대역을 검출하도록 주사 파브리 - 페로 간섭계 또는 고해상도 광 스펙트럼 분석기를 사용한다. 예 측정의 수 있습니다1의 그림 3H의 EEN. </li></ol></li><li> 속삭이는 화랑 음향 모드의 광학 및 전자 서명 <ol><li> 석영 유리에 대한 이전 버전과 SBS의 음향 주파수는 1.5 미크론 펌프 레이저는 4,23를 사용하는 경우 약 11 GHz의입니다. 이러한 진동 모드에 대해 전자 신호를 관찰하기 위해, 후방 산란 빛을 모니터링하는 큐레이터와 레일리 산란 펌프의 일부 소량을 사용합니다. 산란광을 해결하기 위해 고해상도 광 스펙트럼 분석기를 사용한다. 예 측정은 4 그림 2와 같다. </li><li> 낮은 주파수 (1GHz 이하) 속삭이는 화랑 음향 모드를 관찰하기 위해 앞으로 흩어져 빛과 펌프 레이저 사이의 비트 노트를 사용합니다. </li><li> 인해 호흡 방향 낮은 기계적 강성, SBS로부터의 신호는 RP 모드에서의 신호보다 종종 더 약하다. 다시 느린 속도로 레이저를 청소하고, SPECT의 &quot;피크 홀드&quot;를 사용SBS 신호를 찾는 데 도움 럼 분석기. </li><li> (계단식 여기가 4,24 일어난다 제외) RP-흥분 호흡 모드와 달리, SBS-흥분 속삭이는 화랑 음향 모드를 광학 및 전자 스펙트럼의 고조파가 발생하지 않도록합니다. 대신 하나의 스톡스 측 파대는 SBS 모드에 나타납니다. </li></ol></li></ol>

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	<li>Carmon, T., Rokhsari, H., Yang, L., Kippenberg, T., Vahala, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+Behavior+of+Radiation-Pressure-Induced+Vibrations+of+an+Optical+Microcavity+Phonon+Mode.">Temporal Behavior of Radiation-Pressure-Induced Vibrations of an Optical Microcavity Phonon Mode.</a> Physical Review Letters. 94 (22), (2005).</li><li>Rokhsari, H., Kippenberg, T., Carmon, T., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiation-pressure-driven+micro-mechanical+oscillator.">Radiation-pressure-driven micro-mechanical oscillator.</a> Optics Express. 13 (14), 5293-5301 (2005).</li><li>Kippenberg, T. J., Rokhsari, H., Carmon, T., Scherer, A., Vahala, K. 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We have nothing to disclose.

우리는 제조 및 자극 (및 심문) 기계적 진동 높은-Q 광 공진을 이용하여 공동 optomechanics로와 미세 유체 사이에 다리를 새 장치를 테스트했습니다. 그것은 11,300 MHz로 2 메가 헤르츠에 걸쳐 가격을 기계적 진동 모드의 다양한 생성하는 여러 여기 메커니즘은 매우 동일한 장치에서 사용할 수있는 것은 놀라운 일이다. 원심 방사선 압력이 2-200 MHz의 범위에서 포도주 잔으로 한 잔 모드와 호흡 모드를 모?...

공동 optomechanics로 방사선 압력 (RP) 1-3에 의해 microresonators에서 포논 모드와 광자 모드 사이의 파라 메트릭 커플 링을 연구하고 브릴 루앙 산란 (SBS) 4-6 자극. SBS와 RP 메커니즘은 섬유 7, 마이크로 4,6,8, 토 로이드 1.9 및 결정 공진기 5,10 등 다양한 광학 시스템에서 입증되었습니다. 이 광자 - 포논 결합을 통해 모두 11 및 기계 모드의 여기 6,10 냉각이 입증되었다. 그러나, 거의 모든 실험은 물질의 고체 단계에 있습니다 optomechanics로 보도했다. 때문에 액체의 높은 임피던스를 크게 증가 복사 청각 손실의 광 기계 장치의 결과를 직접 액침 공기와 비교하기 때문입니다. 또한, 일부 상황에서 액체의 소산 손실 메커니즘은 음향 방사 손실을 초과 할 수있다. Recently, 마이크로 모세관 형상 중공 광 기계 발진기의 새로운 유형은 12 ~ 15을 소개하고, 디자인에 의해 미세 유체 실험에 장착되어있다. 이것은 모세관의 직경은 동시에 광 위스퍼 갤러리 공명 (16)뿐만 아니라 기계적 공진 모드 (17)를 한정 체류 &#39;병 공진기&#39;를 형성하기 위해 그 길이를 따라 변조된다. 기계 공진 모드의 여러 가족 호흡 모드, 와인 글라스 모드, 속삭이는 갤러리 음향 모드를 포함, 참여. 음향 파장의 정수 배와 진동 장치 둘레 발생하면 와인 - 유리 (서 파)와 속삭이는 화랑 음향 (진행파)는 공명이 형성된다. 빛은 순간적 테이퍼 광섬유 (18)에 의해이 &#39;병&#39;의 광학 속삭이는 갤러리 모드로 연결된다. 19,20 모세관 공진기 내부의 액체의 한정 등그 외측에 대향, RP와 SBS 모두에 의해 기계적 형태의 광 여진을 허용 동시에 높은 기계적 및 광학적 품질 요인을 가능하게한다. 도시 한 바와 같이, 이러한 기계적 음원 정보 따라서 내의 유체 환경 광 - 기계적 인터페이스를 가능하게하는 공유 고액 공진 모드를 형성하는 장치 (12, 13) 내에 유체에 침투 할 수있다. 본 논문에서 우리는이 소설 광 기계 시스템에 대한 제조, RP와 SBS의 작동, 대표 측정 결과를 설명합니다. 특정 재료와 도구 목록도 제공됩니다.

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

fabrication and testing of microfluidic optomechanical oscillators

포논 모드와 광자 모드 파라 메트릭 커플 microresonators 등 다양한 광학 시스템에서 조사 된 실험 optomechanics로 구멍. 그러나, 광 기계 장치를 직접 액침 동안 증가 음향 방사 손실의 거의 모든 출판 광 기계 실험은 고체 상태에서 수행되었다. 본 논문은 최근에 도입 된 중공 미세 광 기계 공진기에 대해 설명합니다. 자세한 방법은, 이러한 초고 Q 미세 공진기를 제작 광 기계 테스트를 수행하고, 방사선 압력 중심의 호흡 모드와 SBS 기반 속삭이는 갤러리 모드 파라 메트릭 진동을 측정하기 위해 제공됩니다. 모세관 공진기 내부에 액체를 구속함으로써, 높은 기계 및 광학 품질 요소를 동시에 유지됩니다.

이 방법에 의해 제조 된 모세 혈관 (30 μm의 200 μm의 사이에) 명확하고, 매우 유연하고 얇은 있지만, 직접 처리를 위해 충분히 강력하다. 그것은 높은 광 품질 계수 (Q)를 유지하기 위하여 먼지와 물 (수분)에 대한 모세관 장치의 외부 표면을 보호하는 것이 중요하다. 물에서 모세관의 한쪽 끝을 침지하고 주사기에 의해 모세관을 통해 공기를 송풍함으로써, 모세관 발열로 인한 제조 중에 밀봉되었는?...

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Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

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

제작 및 미세 유체 광​​ 기계 발진기의 테스트

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

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

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Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

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

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

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 ...

연구

공학

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

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

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

공간적으로 밀폐 복합 산화물의 제조

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

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

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

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

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

VB의 제작<sub&gt; 2</sub전기 테스트를위한&gt; / 공기 전지

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

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

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

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

연속파 광 파라 메트릭 발진기와 빛의 양자 상태 공학

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

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

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

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

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 ...

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

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

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

PMMA의 제조 및 COP 미세 유체 장치에 대한 솔벤트 본딩

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

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

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

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

레이저 조사 형 광열 열 분석을 이용한 구조 가열에 의한 지층 결함 국산화

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

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

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

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

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

집중 된 이온 빔 제작 현장에서 테스트 LiPON 기반 고체 리튬-이온 Nanobatteries

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

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

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

확장 가능한 우표 인쇄 및 Hemiwicking 표면의 제조

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

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

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

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

비접촉식 공진성 유전체 분광연구용 셀룰로오스 종이 공진법 개발

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

제작 및 미세 유체 광​​ 기계 발진기의 테스트

제작 및 미세 유체 광 기계 발진기의 테스트