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

1. Fabricação de ultra-alta Q microfluídicos Ressonadores <ol><li> Preparação da instalação de fabricação capilar <ol><li> Fabricar o ressonador optomechanical microfluídicos da seguinte maneira -. Aqueça uma pré-forma capilar de vidro, com cerca de 10 W de CO 2 da radiação laser em 10,6 mícrons de comprimento de onda, e tirar o capilar aquecido linearmente usando estágios motorizados tradução A Figura 1 mostra a disposição da tradução linear fases, os lasers, e a localização do pré-molde capilar, antes do processo de puxar. </li><li> Programa de software de automação adequado para controlar simultaneamente os dois lasers de CO 2 (para aquecimento) e as duas fases lineares. As duas fases lineares executar o processo de desenho para o capilar aquecido a laser. </li><li> Uma das etapas lineares deve ser rápido (por exemplo, 5 mm / seg) para o processo de desenho linear. Alimentar em mais material para a zona de aquecimento, com o segundo, fase linear lento(Por exemplo, 0,5 mm / seg) uma vez que o material de pré-molde capilar se esgota durante o processo de puxar. </li><li> Alinhe os suportes de amostra sobre as fases lineares ao longo de ambos os eixos vertical e horizontal. </li><li> Alinhe cuidadosamente os dois feixes de laser de CO 2 de tal forma que eles têm como alvo o mesmo ponto no espaço (entre os titulares da amostra). Um pedaço de papel cartão ou papel sensível ao calor é útil para este processo. Não se esqueça de usar proteção para os olhos para a segurança do laser. Não abaixe os olhos a nível de tabela. Use blocos adequados feixe, exaustão de fumos, e proteção contra incêndio. </li><li> Selecione parâmetros razoáveis ​​para o processo de desenho. Por exemplo, os seguintes parâmetros de produzir de forma confiável um bom tamanho capilar - 10 mm / seg Velocidade puxando, 0,5 mm / seg feed-in velocidade, 3 seg tempo de pré-aquecimento, 4,5 W de pré-aquecimento poderes para ambos os lasers, e 5 poderes W aquecimento para ambos os lasers . </li><li> A modulação da potência do laser durante o puxar pode ser utilizada para controlar o raio capilar longitudinalmente durante o desenho prócesso para formar os ressonadores &#39;garrafa&#39;. Um exemplo é mostrado na figura 2d. Selecione os parâmetros de modulação adequada: 3 de freqüência Hz, 6 W e 3 W para potências de laser, e 50% do ciclo de trabalho. </li></ol></li><li> Fabricação de ressonadores optomechanical microfluídicos <ol><li> Cortar um segmento de tempo suficientemente longo (cerca de 2-4 cm) de capilar de sílica fundida de tal modo que ele possa atingir os dois suportes ligados aos estágios de translação linear. </li><li> Montar a amostra capilar sobre os suportes de amostras de tal forma que a zona alvo do laser é aproximadamente no meio do capilar. Reajuste CO 2 alinhamento a laser, se necessário. </li><li> Puxar o tubo capilar, utilizando os parâmetros como indicado em 1.1.6. Primeira pré-aquecer o capilar por alguns segundos (Figura 2A), e, em seguida, puxe-o com ou sem modulação do laser (parâmetros em 1.1.7), conforme necessário. </li><li> Retirar o capilar desenhado (Figura 2b) do suporte da amostra. Lidar com a amostra com as luvas para os doisgrossa só termina, a fim de não contaminar a superfície ressonador limpo. </li><li> Variar os parâmetros que puxam para fabricar capilares com diferentes diâmetros. Tipicamente o diâmetro exterior varia de 30 um a 200 um, dependendo puxando condições. </li></ol></li><li> Montagem do dispositivo fabricado para testes <ol><li> Prepara-se uma forma de suporte de vidro E (Figura 2c). Corte três de 1 cm x 0,5 cm e um 3 centímetros x 0,5 centímetros peças de vidro de lâminas de vidro. Montá-las em um formato E usando adesivo de vidro ou supercola. </li><li> Corte um pedaço de capilar microfluídicos para fora da amostra retirada. Este comprimento deverá ser maior do que a distância entre os dois ramos adjacentes de vidro no suporte de forma a L. </li><li> Cole o dispositivo microcapilar para o titular com adesivo óptico enquanto certificando-se de manter uma parte pendurado não contaminada entre dois ramos do titular da forma E. Cure o adesivo óptico com uma fonte de luz LED UV cura por 10 seg. Figuras 2ce 2d mostram o produto acabado. </li><li> Inserir cuidadosamente ambas as extremidades do ressonador montado em dois tubos de plástico ligeiramente maiores (por exemplo, 200 um de diâmetro interno). Cola e cura UV ambas as extremidades dos tubos de plástico com adesivo óptico. </li><li> Prenda a estrutura forma E a partir do terceiro (free) ramo de vidro para um dispositivo de montagem apertado para o teste. O fator do ressonador óptico microfluídicos de qualidade final depende de quão bem os lasers de fabricação foram alinhados e quão estável seus níveis de energia eram. </li></ol></li></ol> 2. Instalação Experimental para Testes optomechanical <ol><li> A fabricação de fibras ópticas afunilada <ol><li> Prepare um único modo de telecomunicações de banda da fibra óptica de comprimento desejado (por exemplo, a poucos metros). Segmento de fibra deve ser suficientemente longo para ser montado na zona afilada e ligado com a configuração (Figura 4). O método afinando explicado aqui é semelhante ao que é suggested e demonstrado em 22. </li><li> Ligue o segmento de fibra preparada para o resto da configuração experimental usando qualquer método de fibra de splicing conveniente. </li><li> Monte o segmento de fibra emendados em dois puxadores lineares que se enfrentam. </li><li> Despir a camisa de fibras no centro do fragmento de fibra montado para expor a área de revestimento. Este é o lugar onde cone serão fabricados. Limpe a área despojado com metanol. </li><li> Ligue o laser sintonizável para ver a transmissão em tempo real em um osciloscópio. Certifique-se de definir atenuadores para que fotodetectores não estão danificados. </li><li> Coloque um injector queimador de gás hidrogénio estreito imediatamente por baixo da porção unjacketed da fibra. Siga todos os procedimentos de segurança recomendados quando se trabalha com gases inflamáveis ​​pressurizados, como o hidrogênio. Outras &quot;queima limpa&quot; fontes de chama ou aquecedores de cerâmica também pode ser usado. </li><li> Antes de acender o gás, verifique a taxa de fluxo de modo a que chama não vai ser muitogrande (uma chama de 1-2 cm de altura é adequada). Note-se que a chama é quase invisível, mas pode ser visto como um brilho laranja ténue num quarto escuro. O caudal de hidrogénio deve ser definido como um ponto onde a chama acesa vai amolecer suficientemente a fibra de vidro. </li><li> Acender a chama. Assim que chama está acesa, começar a puxar a fibra usando estágios motorizados. Apropriada velocidade de estiramento depende da taxa de fluxo de gás de hidrogénio e proximidade da chama. NOTA: Transmissão através da fibra vai começar a mostrar comportamento de oscilação temporal puxando continua. Isso indica operação multimodo. </li><li> Quando o comportamento oscilatório pára e mostra um sinal imutável ao longo do tempo, pare de puxar e turn-off a chama imediatamente. Isto é, quando de modo único cone é obtido. Verifique a transmissão. Se a transmissão é muito baixo, repita o procedimento a partir de 2.1.1. com a taxa de modificação de fluxo de gás, tamanho chama, chama e localização. Na ocasião, baixa transmissão pode ser devido ao mau alinhamento no passo 2.1.3. ou devido a contaminadasião do revestimento exposto. </li><li> Se a transmissão resultante através do cone é satisfatória, aguarde alguns minutos para esfriar a vela. </li><li> Inspecione a vela sob um microscópio. Para 1550 comprimento de onda operacional nm, diâmetro típico do cone de modo único, é da ordem de 1-2 ^ m. </li></ol></li><li> Taper-acoplamento para WGR e em busca de sinais eletrônicos indicando vibração <ol><li> Defina-se a experiência na configuração mostrada na Figura 3. Vibrações mecânicas podem ser gerados através de SBS e RP pela mesma configuração experimental. A fim de detectar sinais claramente back-dispersos como no caso de backward-SBS 4,21, use um circulador entre cone e laser sintonizável. </li><li> Antes de ligar o laser sintonizável IR, certifique-se de definir atenuadores no lugar para que fotodetectores não estão danificados. </li><li> Ligue e estabilizar o laser sintonizável IR. Um gerador de função é usada para varrer a frequência do IR entradaa laser. </li><li> Montar o suporte do ressonador numa fase nanoposicionamiento. Restabelecer cuidadosamente o ressonador perto da fibra cónica, a fim de obter o acoplamento evanescente. Como a frequência do laser é varrido, ressonâncias ópticas aparecerá como mergulhos na transmissão do osciloscópio, como na Figura 2-B de 22. </li><li> Ligue a saída do fotodetector para um analisador de espectro eléctrico (ESA), em que a interferência temporal (isto é batida nota) entre a luz do laser de entrada e a luz dispersada pode ser observada. Esta interferência temporal, ocorre na freqüência de oscilação mecânica. A função &quot;peak hold&quot; no analisador de espectro é frequentemente útil na busca inicial por vibrações mecânicas. </li><li> Use a alimentação de entrada superior durante a realização da pesquisa inicial para vibrações mecânicas, especialmente quando os líquidos estão presentes no interior do dispositivo. NOTA: Tipicamente, a potência de entrada na ordem de 100 μW para o dispositivo é suficiente para excitar mecavibração iCal. </li><li> Se oscilação mecânica é observada, tentar bloquear o modo óptico relevante desligando a varredura de frequência laser e controlar o comprimento de onda do laser no modo CW. Aqui, tanto osciloscópio e analisador de espectro são úteis em tandem. Sinais periódicos aparecem no osciloscópio quando um modo mecânico está presente, como pode ser visto na Figura 5 e 1,6. </li></ol></li></ol> 3. Medir optomechanical Vibrations <ol><li> Assinatura óptica e eletrônica de pressão de radiação (PR) modos <ol><li> Conforme descrito em 2.2, oscilações mecânicas serão observados quando o cone eo dispositivo estão correctamente acoplado, os modos ópticas e mecânicas de dispositivos tem suficientes Q-fatores, e de entrada suficiente de potência óptica é fornecida. Se oscilações na gama de 10 MHz - 1 GHz não são observados, tentativa de alterar a polarização para investigar diferentes ressonâncias, ou aumentar a potência de entrada do laser sintonizável, a fim desuperar o limite mínimo para a oscilação. Ao aumentar a potência de entrada, sempre ter cuidado para não saturar os fotodetectores. Além disso, conforme descrito no 8, distância de acoplamento é um fator chave para os modos emocionantes RP diferentes. </li><li> Se modos mecânicos ainda não são observadas, tente medir fator de qualidade óptica. Para ressonadores optomechanical microfluídicos, os resultados mostram que o fator de 10 6 qualidade óptica é suficiente para excitar oscilações paramétricos 13. NOTA: Normalmente, os modos de RP irá manifestar oscilações como eletrônicos no analisador de espectro acompanhados de seus harmônicos, como visto na Figura 5 Resultados representativos serão discutidos na seção 4.. </li><li> Usar um varrimento de Fabry-Perot, ou alta-resolução analisador de espectro óptico para detectar as bandas laterais ópticos que são gerados devido a uma modulação de amplitude e fase, o que por sua vez é induzida por deformação da cavidade periódica. Um exemplo pode ser medida seen na Figura 3h de 1. </li></ol></li><li> Assinatura óptica e eletrônica de modos acústicos sussurrando-gallery <ol><li> A freqüência acústica de trás-SBS para o vidro de sílica é de aproximadamente 11 GHz quando um laser bomba 1,5 mícron é utilizada 4,23. Use um circulador que monitora a luz dispersa-costas e uma pequena quantidade de bomba de Rayleigh-dispersos, para observar sinais eletrônicos para estes modos de vibração. Use uma alta resolução de analisador de espectro óptico para resolver a luz difusa. Uma medição de exemplo é mostrado na Figura 2 de 4. </li><li> Use a nota batida entre a luz para a frente espalhados eo laser da bomba para observar a freqüência inferior (sub-1 GHz) modos acústicos sussurrando-galeria. </li><li> Devido à rigidez mecânica menor na direcção de respiração, o sinal de SBS é por vezes mais fraca do que a do sinal a partir dos meios de RP. Mais uma vez, varrer o laser em baixa velocidade, e usar o &quot;peak hold&quot; no SPECTrum analisador para ajudar a encontrar o sinal SBS. </li><li> Note-se que, ao contrário modos respiratórios RP-animado, modos SBS-excitados acústicas sussurrando-gallery não apresentam harmônicos no espectro óptico e electrónico (a menos que a excitação em cascata ocorre 4,24). Em vez disso, apenas uma faixa lateral Stokes aparece para os modos de SBS. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<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. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+Radiation-Pressure+Induced+Mechanical+Oscillation+of+an+Optical+Microcavity.">Analysis of Radiation-Pressure Induced Mechanical Oscillation of an Optical Microcavity.</a> Physical Review Letters. 95 (3), 033901 (2005).</li><li>Tomes, M., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photonic+Micro-Electromechanical+Systems+Vibrating+at+X-band+(11-GHz)+Rates.">Photonic Micro-Electromechanical Systems Vibrating at X-band (11-GHz) Rates.</a> Physical Review Letters. 102 (11), (2009).</li><li>Grudinin, I. S., Matsko, A. B., Maleki, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brillouin+lasing+with+a+CaF2+whispering+gallery+mode+resonator.">Brillouin lasing with a CaF2 whispering gallery mode resonator.</a> Physical Review Letters. 102 (4), 043902 (2009).</li><li>Bahl, G., Zehnpfennig, J., Tomes, M., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulated+optomechanical+excitation+of+surface+acoustic+waves+in+a+microdevice.">Stimulated optomechanical excitation of surface acoustic waves in a microdevice.</a> Nature Communications. 2 (403), (2011).</li><li>Dainese, P., Russell, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulated+Brillouin+scattering+from+multi-GHz-guided+acoustic+phonons+in+nanostructured+photonic+crystal+fibres.">Stimulated Brillouin scattering from multi-GHz-guided acoustic phonons in nanostructured photonic crystal fibres.</a> Nature Physics. 2 (6), 388-392 (2006).</li><li>Carmon, T., Cross, M. C., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chaotic+Quivering+of+Micron-Scaled+On-Chip+Resonators+Excited+by+Centrifugal+Optical+Pressure.">Chaotic Quivering of Micron-Scaled On-Chip Resonators Excited by Centrifugal Optical Pressure.</a> Physical Review Letters. 98 (16), 167-203 (2007).</li><li>Armani, D., Min, B., Martin, A., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+thermo-optic+tuning+of+ultrahigh-Q+microtoroid+resonators.">Electrical thermo-optic tuning of ultrahigh-Q microtoroid resonators.</a> Applied Physics Letters. 85 (22), 5439-5441 (2004).</li><li>Savchenkov, A. A., Matsko, A. B., Ilchenko, V. S., Seidel, D., Maleki, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+acoustic+wave+opto-mechanical+oscillator+and+frequency+comb+generator.">Surface acoustic wave opto-mechanical oscillator and frequency comb generator.</a> Optics Letters. 36 (17), 3338-3340 (2011).</li><li>Bahl, G., Tomes, M., Marquardt, F., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+spontaneous+Brillouin+cooling.">Observation of spontaneous Brillouin cooling.</a> Nature Physics. 8 (3), 203-207 (2012).</li><li>Bahl, G., Kim, K. H., Lee, W., Liu, J., Fan, X., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brillouin+cavity+optomechanics+with+microfluidic+devices.">Brillouin cavity optomechanics with microfluidic devices.</a> Nature Communications. 4 (1994), (1994).</li><li>Kim, K. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cavity+optomechanics+on+a+microfluidic+resonator+with+water+and+viscous+liquids.">Cavity optomechanics on a microfluidic resonator with water and viscous liquids.</a> Light: Science and Applications. , (2013).</li><li>Sumetsky, M., Dulashko, Y., Windeler, R. 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P., Manalis, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suspended+microchannel+resonators+for+biomolecular+detection.">Suspended microchannel resonators for biomolecular detection.</a> Applied Physics Letters. 83 (13), 2698-2610 (2003).</li><li>Burg, T. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Weighing+of+biomolecules,+single+cells+and+single+nanoparticles+in+fluid.">Weighing of biomolecules, single cells and single nanoparticles in fluid.</a> Nature. 446 (7139), 1066-1069 (2007).</li><li>Li, J., Lee, H., Chen, 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=Characterization+of+a+high+coherence,+Brillouin+microcavity+laser+on+silicon.">Characterization of a high coherence, Brillouin microcavity laser on silicon.</a> Optics Express. 20 (18), (2012).</li><li>Knight, J. C., Cheung, G., Jacques, F., Birks, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase-matched+excitation+of+whispering-gallery-mode+resonances+by+a+fiber+taper.">Phase-matched excitation of whispering-gallery-mode resonances by a fiber taper.</a> Opt. Lett. 22 (15), 1129-1131 (1997).</li><li>Boyd, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Nonlinear Optics. , (2003).</li><li>Li, J., Lee, H., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+synthesizer+using+an+on-chip+Brillouin+oscillator.">Microwave synthesizer using an on-chip Brillouin oscillator.</a> Nature Communications. 4 (2097), (2013).</li><li>Carmon, T., Yang, L., Vahala, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamical+thermal+behavior+and+thermal+self-stability+of+microcavities.">Dynamical thermal behavior and thermal self-stability of microcavities.</a> Optics Express. 12 (20), 4742-4750 (2004).</li></ol>

We have nothing to disclose.

Temos fabricado e testado um novo dispositivo que faz a ponte entre optomechanics cavidade e microfluídica, empregando de alto Q ressonâncias ópticas para excitar (e interrogar) vibrações mecânicas. É surpreendente que vários mecanismos de excitação estão disponíveis no mesmo dispositivo, o que gera uma variedade de modos de vibração mecânicas a taxas que medem 2 MHz a 11,300 MHz. Pressão de radiação centrífuga suporta ambos os modos copo de vinho e modos respiratórios no período de 2-200 MHz, Forwa...

Optomechanics cavidade estuda o acoplamento paramétrica entre os modos de fônons e modos de fótons em microresonators por meio de pressão de radiação (RP) 1-3 e estimulado espalhamento de Brillouin (SBS) 4-6. SBS e mecanismos RP foram demonstrados em muitos sistemas ópticos diferentes, tais como fibras de 7, microesferas de 4,6,8, 1,9, e os toros ressonadores cristalinos 5,10. Através deste acoplamento fóton-fônon, tanto de refrigeração 11 e excitação de 6,10 modos mecânicos têm sido demonstrados. No entanto, quase todos relataram optomechanics experimentos são com fases sólidas da matéria. Isto é porque a imersão líquido directo dos dispositivos optomechanical resulta em muito maior perda radiativa acústico, devido à maior impedância de líquidos em relação em relação ao ar. Além disso, em algumas situações de perda de mecanismos de dissipação de líquidos pode exceder as perdas acústicas radiativas. Recentemente, um novo tipo de oscilador optomechanical oco com uma geometria microcapilar foi introduzido 12-15, e que por design é equipado para experimentos microfluídicos. O diâmetro do capilar é modulada ao longo de seu comprimento para formar vários ressonadores &#39;garrafa&#39; que confinam simultaneamente ópticos sussurrando-gallery ressonâncias 16, bem como os modos de ressonância mecânicas 17. Várias famílias de modos ressonantes mecânicos participar, incluindo os modos de respiração, modos de vinho de vidro, e os modos acústicos sussurrando-galeria. O copo de vinho (em pé de onda) e sussurrando-gallery acústico (-onda viajante) ressonâncias são formadas quando uma vibração com múltiplo inteiro de comprimentos de onda acústica ocorre em torno da circunferência do dispositivo. A luz é evanescently acoplada nos sussurrando-gallery ópticos modos de desses frascos &quot;por meio de uma fibra óptica cônica 18. Confinamento do líquido no interior do ressonador 19,20 capilar, quantocontrário de fora dele, ativa fatores de alta qualidade óptica e mecânica-em simultâneo, o que permite a excitação óptica de modos mecânicos por meio de ambos RP e SBS. Tal como foi mostrado, estas excitações mecânicas são capazes de penetrar o fluido no interior do dispositivo de 12,13, formando um modo ressonante sólido-líquido comum, permitindo assim uma interface óptico-mecânico para o ambiente de fluidos dentro. Neste artigo descrevemos fabricação, RP e SBS atuação e resultados de medição representativas para este sistema optomechanical romance. Listas de materiais e ferramentas específicas também são fornecidos.

<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

Cavidade optomechanics experimentos que parametricamente casal modos fônons e modos de fótons têm sido investigados em vários sistemas ópticos incluindo microresonators. Experimentos optomechanical No entanto, por causa do aumento as perdas por radiação acústica durante a imersão líquido directo de dispositivos optomechanical, quase todos publicados foram realizados na fase sólida. Este artigo discute um ressonador optomechanical microfluídicos oco introduzido recentemente. Metodologia detalhada é fornecida para fabricar esses ultra-alta Q ressonadores microfluídicos, realizar testes optomechanical e medir modo respiratório orientado a pressão de radiação e as vibrações paramétricas modo galeria sussurrante SBS-driven. Ao limitar os líquidos dentro do ressonador capilar, os fatores de alta qualidade óptica mecânica e são simultaneamente mantida.

Os capilares produzidos por este método são finos (entre 30 mm e 200 mm), claro e muito flexível, mas são suficientemente robustos para a manipulação direta. É importante proteger a superfície exterior do dispositivo capilar contra pó e água (humidade), a fim de manter um elevado factor de qualidade óptica (Q). Ao mergulhar uma extremidade do capilar em água e sopro de ar através do capilar por meio de uma seringa, pode ser verificado se o capilar é através de ou se foi selada durante a fabricação, devi...

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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.

Fabricação e Teste de microfluídicos optomechanical osciladores

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 visualizações.  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).

Fabricação e caracterização de guias de onda de luz de cristal fotônico lentas e cavidades

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 ...

Engenharia

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.

Fabricação de óxidos complexos espacialmente confinados

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.

Fabricação de VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Ar Células para Electrochemical Teste

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

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

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

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

Quantum Estadual de Engenharia de Luz com onda contínua Optical Parametric osciladores

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.

Fabricação e caracterização de supercondutores Resonators

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

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

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

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

Bonding solvente para Fabricação de PMMA e COP microfluídicos

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.

Localização de Defeitos Subsuperficiais por Aquecimento Estruturado usando a Termografia Fototérmica Projetada a Laser

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

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

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

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

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

Fabricação de feixe de íon focalizado de estado sólido baseados em LiPON de lítio-íon Nanobatteries para In Situ testes

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.

Impressão do selo escalável e fabricação de superfícies de Hemiwicking

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

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

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

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

Desenvolvimento de método para estudos espectroscópicos dielétricos de cavidade ressonante sem contato de papel Celulóico

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