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.

Ultra-yüksek-Q mikroakışkan Resonators 1. Fabrikasyon <ol><li> Kılcal imalat kurulum hazırlama <ol><li> Şu şekilde mikroakışkan-mekanik rezonatörün imal -. 10.6 mikron dalga boyunda yaklaşık 10 CO2 lazer radyasyonunun B ile bir cam kılcal preform ısıtın ve motorlu için aşamaları kullanılarak doğrusal olarak ısıtılmış kılcal çekmek Şekil 1, doğrusal Çevirinin bir düzenlemeyi göstermektedir aşamaları, lazerler, ve çekme işleminden önce kılcal ön-konumu. </li><li> Aynı anda (ısıtma için) iki CO 2 lazer ve iki doğrusal aşamalarını kontrol etmek için programı uygun otomasyon yazılımı. İki linear aşamaları lazer ısıtıldı kapiler için çizim işlemini gerçekleştirin. </li><li> Doğrusal aşamalardan biri doğrusal çekme işlemi için (örneğin, 5 mm / saniye) hızlı olmalıdır. Yavaş doğrusal evre, ikinci ile ısıtma bölgeye daha fazla malzeme beslemekKılcal preform malzemesi çekme işlemi sırasında tükenmiş alır beri (örneğin 0.5 mm / sn). </li><li> Dikey ve yatay eksenlerde lineer aşamalarında örnek tutucuları hizalayın. </li><li> Dikkatle onlar (örnek sahipleri arasındaki) uzayda aynı noktayı hedef şekilde hem CO 2 lazer ışınlarını hizalayın. Kart kağıt ya da ısıya karşı hassas bir kağıt parçası bu işlem için de yararlıdır. Lazer güvenliği için göz koruması kullanmak unutmayın. Masa seviyesine gözleri düşürmek etmeyin. Uygun kiriş bloklar, duman egzoz ve yangın koruması kullanın. </li><li> Çekme işlemi için makul parametrelerini seçin. Örneğin, aşağıdaki parametrelerin güvenilir iyi bir kılcal boyutunu üretmek - 10 mm / sn çekme hızı, 0,5 mm / sn Besleme hızı, 3 sn ön ısıtma süresi, 4.5 hem lazer için güçler, hem lazer için 5 W ısıtma güçleri ısıtma W . </li><li> Çekme sırasında lazer gücünün modülasyonu çizim pro boyunca uzunlamasına kılcal yarıçapı kontrol etmek için kullanılabilir&#39;şişe&#39; resonatöre oluşturmak için cess. Bir örnek, Şekil 2d &#39;de gösterilmiştir. 3 Hz frekans, 6 W ve lazer güçler için 3 W, ve% 50 görev döngüsü: Uygun modülasyon parametreleri seçin. </li></ol></li><li> Mikroakışkan optomekanik rezonatörlerin Fabrikasyon <ol><li> Bu doğrusal için aşamalarına bağlı iki tutma düzeni ulaşabileceği şekilde erimiş silis kılcal yeterince uzun bir bölümü (yaklaşık 2-4 cm) kesin. </li><li> Lazer hedef bölge kabaca kılcal ortasında olacak şekilde numune tutucu üzerinde kılcal örnek monte edin. Gerekirse CO 2 lazer hizalama yeniden ayarlayın. </li><li> 1.1.6 de belirtildiği gibi parametreleri kullanarak kılcal çekin. İlk bir kaç saniye (Şekil 2a) için kılcal önceden ısıtın, ve sonra gerektiği şekilde (1.1.7 parametreler) ile veya lazer modülasyon olmadan çekin. </li><li> Numune tutucudan çekilmiş kılcal (Şekil 2b) çıkarın. Ikide eldiven ile örnek KoluKalın temiz rezonatör yüzeyini kontamine etmemek için, sadece biter. </li><li> Farklı çaplarda kılcal damarlar imal çekerek parametreleri değişir. Tipik olarak dış çapı çekme koşulları ile ilgili olarak 30 um ila 200 um arasında değişir. </li></ol></li><li> Test için fabrikasyon cihazı montajı <ol><li> E şekil cam tutucu (Şekil 2c) hazırlayın. Üç 1 cm x 0.5 cm ve cam slaytlardan biri 3 cm x 0.5 cm cam parçaları kesti. Cam yapıştırıcı veya superglue kullanarak bir E şekil onları birleştirin. </li><li> Çizilmiş örnek üzerinden microfluidic kılcal bir uzunlukta kesin. Bu uzunluk E şekil tutucu üzerindeki iki bitişik cam dalları arasındaki mesafeden daha uzun olmalıdır. </li><li> E şekil sahibinin iki kolu arasında kirlenmemiş asılı bir kısmını tutmak için emin yaparken optik yapıştırıcı kullanılarak sahibinin üzerine microcapillary cihazı Tutkal. 10 saniye için bir LED UV ışık kaynağı. Şekil 2c ile optik yapıştırıcı Cureve bitmiş ürün 2d göstermektedir. </li><li> Dikkatle iki biraz daha büyük plastik tüplere (iç çapı örneğin 200 mm) içine monte edilmiş rezonatörün iki ucunu yerleştirin. Tutkal ve UV kür optik yapıştırıcı ile plastik tüplere her iki alın. </li><li> Test için kenetlenmiş montaj cihazına üçüncü (ücretsiz) cam şubesinden E şekil yapısını kelepçe. Nihai mikroakışkan rezonatör optik kalite faktörü onların gücü seviyeleri ne kadar iyi imalat lazerler uyumlu ve ne kadar kararlı bağlıdır. </li></ol></li></ol> Optomechanical Test 2. Deney Düzeneği <ol><li> Şevli fiber optik İmalatı <ol><li> İstenilen uzunlukta (örneğin birkaç metre) bir tek modlu telekom-bant optik fiber hazırlayın. Fiber kademeli hem de daralan bölgede monte edilmiş ve kurulum (Şekil 4) bağlı olması için yeterince uzun olmalıdır. Sivrilen bir yöntem s ne benzer burada açıkladı22&#39;de kilindeki ve gösterdi. </li><li> Uygun herhangi bir fiber-yapıştırma yöntemi kullanılarak deney düzeneği kalanı için hazırlanmış elyaf segmenti bağlamak. </li><li> Birbirine bakan iki doğrusal çekicinin üzerine eklenmiş elyaf segmenti monte edin. </li><li> Kaplama alanı göstermek için monte edilen fiber parçasının merkezinde lif ceketi soyun. Konik imal edilecektir yerdir. Metanol ile elimden alanı temizleyin. </li><li> Bir osiloskop üzerinde gerçek zamanlı iletim görmek için ayarlanabilir lazer açın. Fotodedektörler zarar görmeyecek şekilde susturucularla ayarlamak için emin olun. </li><li> Hemen lifin unjacketed kısmının altında dar bir meme hidrojen gazı brülör yerleştirin. Hidrojen gibi basınçlı yanıcı gazlar ile çalışırken tüm önerilen güvenlik prosedürlerini izleyin. Alev veya seramik ısıtıcılar diğer &quot;temiz yanan&quot; kaynaklar da kullanılabilir. </li><li> Alev çok olmayacak şekilde gaz aydınlatan önce, akış hızını kontrolbüyük (1-2 cm boyunda alev yeterli). Alev çoğunlukla görünmez ama karanlık bir odada bir soluk turuncu parıltı olarak görülebilir unutmayın. Hidrojen akış oranı ışıklı alev yeterli cam elyaf yumuşatır bir noktaya kadar ayarlanmalıdır. </li><li> Alev yanar. En kısa sürede alev olduğu gibi, motorlu aşamalarını kullanarak fiber çekerek başlayabilirsiniz. Uygun çekme hızı akış oranında hidrojen gazının ve alev yakın bağlıdır. NOT: fiber üzerinden İletim devam çekerek olarak zamansal salınım davranışı göstermeye başlayacaktır. Bu modlu işlemini gösterir. </li><li> Salınımlı davranış zamanla değişmeyen bir sinyal durur ve gösterdiğinde, çekerek durdurmak ve kapanma alevi hemen. Tek modlu konik elde edildiğinde bu. Iletim kontrol edin. Iletim çok düşükse, 2.1.1 prosedürü tekrarlayın. modifiye gaz akış hızı, alev boyutu ve alev konuma sahip. Vesileyle, düşük iletim adım 2.1.3 kötü uyum nedeniyle olabilir. veya bağlı contaminat içinmaruz kalan kaplama iyon. </li><li> Konik üzerinden çıkan iletim tatmin edici ise, konik soğuması için birkaç dakika bekleyin. </li><li> Mikroskop altında şev kontrol edin. 1550 nm dalga boyu için operasyonel olarak, tek modlu konik tipik çapı 1-2 mikron arasında sırayla yer almaktadır. </li></ol></li><li> WGR için konik kavrama ve elektronik sinyalleri ararken belirten titreşim <ol><li> Şekil 3&#39;te gösterilen yapılandırmada deneyi kurmak. Mekanik titreşimler aynı deneysel yapılandırması tarafından SBS ve RP hem aracılığıyla oluşturulabilir. Açıkça, geriye-SBS 4,21 durumunda geri saçılan sinyalleri algılamak konik ve ayarlanabilir lazer arasında bir sirkülasyon kullanmak için. </li><li> Ayarlanabilir IR lazer açmadan önce, fotoalıcılar zarar olmadığı yerde böylece susturucularla ayarlamak için emin olun. </li><li> Açın ve ayarlanabilir IR lazer stabilize. Bir fonksiyon üreteci giriş IR frekansını süpürmek için kullanılırlazer. </li><li> Bir nanopositioning sahnede rezonatör yuvasını monte edin. Dikkatle kaybolan kuplajı elde etmek için şevli fiber yakın rezonatörü getir. Lazer frekansı süpürülür gibi, optik rezonans 22, Şekil 2b olarak, osiloskop iletim batırma olarak görünür. </li><li> Giriş lazer ışık ve dağınık ışık arasındaki zamansal girişim (örn. yendi notu) görülebilir bir elektrik spektrum analizör (ESA), için fotodedektör çıkışını bağlayın. Bu zamansal parazit mekanik titreşim frekansı oluşur. Spektrum analizör üzerinde &quot;peak hold&quot; fonksiyonu mekanik titreşimleri için ilk arama genellikle yararlıdır. </li><li> Sıvılar cihazın içinde mevcut, özellikle, mekanik titreşim için ilk arama yaparken yüksek giriş gücü kullanın. Not: Genellikle, cihaza 100 μW sırasına göre giriş gücü Mechan uyarmak için yeterlidirical titreşim. </li><li> Mekanik titreşim görülürse, lazer frekans tarama kapatarak ve CW modunda lazer dalga boyunu kontrol ederek ilgili optik moduna kilitlemek için çalışırlar. Burada, osiloskop ve spektrum analizör hem tandem yararlıdır. Şekil 5 ve 1,6 görüldüğü gibi mekanik bir şekli, mevcut olduğu zaman, periyodik sinyaller osiloskop görünür. </li></ol></li></ol> 3.. Optomechanical Titreşimler Ölçme <ol><li> Radyasyon basıncı (RP) modları optik ve elektronik imza <ol><li> 2.2 &#39;de tarif edildiği gibi bir şev ve cihazın doğru bir şekilde bağlanmış olduğunda, mekanik titreşimler gözlemlenecektir cihaz, optik ve mekanik modları yeterli Q-faktörler, ve yeterli bir giriş optik güç sağlanmaktadır. 10 MHz aralığında salınımları ise - 1 GHz dikkat edilmezse, farklı rezonanslarını araştırmak için polarizasyon değiştirmek, ya da sipariş olarak ayarlanabilir lazerden giriş gücünü artırmak için bir girişimsalınım için asgari eşik üstesinden gelir. Giriş gücünü artırarak, her zaman foto detektörleri doyurmak için değil dikkatli olun. 8 de tarif edildiği gibi, ayrıca, birleştirme mesafe verici RP farklı modlar için önemli bir faktördür. </li><li> Mekanik modlar hala uyulmadığı takdirde, optik kalite faktörünün ölçülmesi deneyin. Microfluidic optomekanik Rezonatörlerin, sonuçlar 10 6 optik kalite faktörü parametrik salınımlarını 13 heyecanlandırmak için yeterli olduğunu gösteriyor. NOT: Genellikle, RP modları Şekil 5&#39;te görüldüğü gibi, harmonikler eşliğinde spektrum analizör üzerinde elektronik salınımları tezahür edecektir Temsilcisi sonuçları 4. bölümde ele alınacaktır.. </li><li> Nedeniyle periyodik deformasyon kavite ile uyarılan sırayla bir genlik ve faz modülasyon için oluşturulan optik yan bantları tespit etmek için bir tarama Fabry-Perot interferometre veya yüksek çözünürlüklü optik spektrum analiz cihazı kullanarak. Bir örnek ölçüm s olabilir,1 Şekil 3 saat een. </li></ol></li><li> Fısıltılı-galeri akustik modları optik ve elektronik imza <ol><li> Silika camı için geriye-SBS akustik frekans 1.5 mikronluk lazer pompası 4,23 kullanıldığında yaklaşık 11 GHz. Bu titreşim modları için elektronik sinyalleri gözlemlemek için, geri saçılan ışık izleyen bir sirkülasyon ve Rayleigh-dağınık pompa bazı küçük miktarda kullanın. Dağınık ışık çözmek için yüksek çözünürlüklü optik spektrum analizör kullanın. Bir örnek ölçme 4, Şekil 2 &#39;de gösterilmiştir. </li><li> Düşük frekans (sub-1 GHz) fısıldıyorlar-galeri akustik modları gözlemlemek için ileri dağınık ışık ve lazer pompası arasındaki yendi notu kullanın. </li><li> Nedeniyle nefes alma yönünde düşük bir mekanik sertlik, SBS gelen sinyal, RP modlarından sinyale göre bazen zayıftır. Yine, yavaş hızda lazeri, ve SPECT &quot;pik tutun&quot; kullanımıSBS sinyalini bulmada yardımcı rom analizörü. </li><li> (Kademeli uyarma 4,24 gerçekleşir sürece) RP-heyecanlı solunum modları aksine, SBS-heyecanlı fısıldıyorlar-galeri akustik modları, optik ve elektronik spektrumları dalgalanmaları sergilemek unutmayın. Bunun yerine sadece bir Stokes sideband SBS modları için görünür. </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. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+microbubble+resonator.">Optical microbubble resonator.</a> Optics Letters. 35 (7), 898-900 (2010).</li><li>Lee, W., 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=A+quasi-droplet+optofluidic+ring+resonator+laser+using+a+micro-bubble.">A quasi-droplet optofluidic ring resonator laser using a micro-bubble.</a> Applied Physics Letters. 99 (9), 091102-091103 (2011).</li><li>Junge, C., Nickel, S., O&#8217;Shea, D., Rauschenbeutel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bottle+microresonator+with+actively+stabilized+evanescent+coupling.">Bottle microresonator with actively stabilized evanescent coupling.</a> Optics Letters. 36 (17), 3488-3490 (2011).</li><li>Bahl, G., 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=Acoustic+whispering-gallery+modes+in+optomechanical+shells.">Acoustic whispering-gallery modes in optomechanical shells.</a> New Journal of Physics. 14 (11), 115026 (2012).</li><li>Cai, M., Painter, O., 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=Observation+of+Critical+Coupling+in+a+Fiber+Taper+to+a+Silica-Microsphere+Whispering-Gallery+Mode+System.">Observation of Critical Coupling in a Fiber Taper to a Silica-Microsphere Whispering-Gallery Mode System.</a> Physical Review Letters. 85 (1), 74-77 (2000).</li><li>Burg, T. 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.

Biz fabrikasyon ve heyecanlandırmak (ve sorguya) mekanik titreşim, yüksek-Q optik rezonanslarını kullanılarak kavite Optomekanik ve Mikroakiskan arasında köprü yeni bir cihaz test ettik. Bu 11.300 MHz 2 MHz kapsayan fiyatla mekanik titreşim modları çeşitli üretmek hangi çoklu uyarma mekanizmaları aynı cihazda mevcut olması şaşırtıcıdır. Santrifüj radyasyon basıncı 2-200 MHz sürede şişe modları ve solunum modlarını destekler, İleri Brillouin saçılması 50-1,500 MHz aralığında mekani...

Boşluk Optomekanik radyasyon basıncı (RP) 1-3 vasıtasıyla microresonators yılında fonon modları ve foton modları arasında parametrik kaplin çalışmaları ve Brillouin saçılması (SBS) 4-6 uyarılır. SBS ve RP mekanizmalar bu tür elyaf 7, mikro-4,6,8, 1,9 toroids ve kristal rezonatörler 5,10 gibi birçok farklı optik sistemlerinde gösterilmiştir. Bu foton-fonon bağlanması sayesinde, her iki 11 ve mekanik modlarının uyarılmasını 6,10 soğutma gösterilmiştir. Ancak, hemen hemen tüm deneyler maddenin katı fazlar ile vardır Optomekanik bildirdi. Çünkü sıvıların yüksek empedansı büyük ölçüde artmıştır radyatif akustik kaybına-mekanik cihazlar sonuçların doğrudan sıvı daldırma hava ile karşılaştırılır olmasıdır. Buna ek olarak, bazı durumlarda, sıvılar içinde enerji tüketen kaybetme mekanizmaları ışıma akustik kayıpları aşabilir. Recently, microcapillary geometri ile içi boş optomekanik osilatör yeni bir tür 12-15 tanıtıldı ve tasarım mikrosıvı deneyler için donatılmış olan. Bu kılcal çapı eşzamanlı optik fısıldıyorlar-galeri rezonanslarını 16 yanı sıra mekanik rezonans modları 17 sınırlandırmak birden çok &#39;şişe resonatöre&#39; oluşturmak için uzunluğu boyunca modüle edilir. Mekanik rezonans modları Çoklu aileleri solunum modları, şarap cam modları, ve fısıldayan-galeri akustik modları dahil, katılmak. Akustik dalga boylarında tam katları ile bir titreşim cihazı çevresi oluşur şarap cam (duran dalga) ve fısıldayan-galeri akustik (-dalga) rezonans oluşur. Işık evanescently konik bir fiber optik 18 vasıtası ile, bu &quot;şişe&quot; optik Fısıldama-galeri modları ile birleştirilir. 19,20 kılcal rezonatör içindeki sıvı hapsi olarakbunun dışında karşı, RP ve SBS iki vasıtasıyla mekanik modları optik uyarılmasını sağlar: aynı anda yüksek mekanik ve optik kalite faktörleri, sağlar. Görüldüğü gibi, bu mekanik uyarımlar böylece, içindeki akışkan ortamına bir opto-mekanik bir arabirim sağlayan ortak bir katı-sıvı rezonans modu oluşturan, cihazın 12,13 içindeki sıvı içine nüfuz edebiliyoruz. Bu yazıda bu yeni optomekanik sistem için imalat, RP ve SBS harekete ve temsili ölçüm sonuçlarını açıklar. Spesifik malzeme ve araç listeleri de sağlanmaktadır.

<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

Fonon modları ve foton modları parametrik etti microresonators dahil olmak üzere çeşitli optik sistemlerde incelenmiştir deneyler Optomekanik Boşluk. Ancak,-mekanik cihazlar, doğrudan sıvı daldırma sırasında artan akustik kayıpların ışıma, hemen hemen tüm yayınlanan-mekanik deneyler, bir katı faz içinde gerçekleştirilmiştir. Bu kağıt bir süre önce tanıtılan boş microfluidic optomekanik rezonatörüne anlatılır. Ayrıntılı metodolojisi, bu ultra-yüksek-Q microfluidic resonatöre imal-mekanik test gerçekleştirmek ve radyasyon basıncı odaklı solunum modu ve SBS odaklı fısıldayan galeri modu parametrik titreşimleri ölçmek için sağlanır. Kılcal rezonatör içindeki sıvıları hapsederek, yüksek mekanik ve optik kalite faktörleri aynı anda tutulur.

Bu yöntem ile üretilen kılcal damarlar, (30 um ve 200 um arasında) açık ve çok esnek ince, ancak doğrudan kullanım için yeterince sağlamdır. Bu, yüksek bir optik kalite faktörü (Q) muhafaza edilmesi amacıyla, toz ve su (nem) karşı kılcal cihazının dış yüzeyini korumak için önemlidir. Su içindeki kılcal bir ucunu batırma ve bir şırınga vasıtasıyla, kılcal hava üfleyerek, bu kılcal aşırı ısınma nedeniyle imalat sırasında kapatılmış olup olmadığını aracılığıyla olsun y...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators at JoVE.com

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.

Fabrikasyon ve mikroakışkan optomechanical Osilatörler Testi

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

fabrication-and-testing-of-microfluidic-optomechanical-oscillators

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Physics

Engineering

Unit 1

Oscillations

SCIENTISTS IN ACTION

12.1K Görüntüleme.  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. 

Video: Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

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).

Fotonik Kristal Yavaş Işık Dalga Kılavuzları Ve Çürükler Üretimi ve Karakterizasyonu

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 ...

Mühendislik

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.

VB Fabrikasyon<sub&gt; 2</subElektrokimyasal Test için&gt; / Hava Hücreleri

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.

Sürekli dalga Optik Parametrik Osilatörler ile Işığın kuantum Devlet Mühendislik

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

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.

Optik Doyurulabilen Geçişler aracılığıyla Desenlendirme - İmalat ve Karakterizasyonu

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

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process being used in order to maintain exquisite control over both feature size and feature density. Here, we demonstrate a method for tracking atomically resolved and controlled structures from initial template definition through final nanostructure metrology, opening up a pathway for top-down atomic control over nanofabrication. Hydrogen depassivation lithography is the first step of the nanoscale fabrication process followed by selective atomic layer deposition of up to 2.8 nm of titania to make a nanoscale etch mask. Contrast with the background is shown, indicating different mechanisms for growth on the desired patterns and on the H passivated background. The patterns are then transferred into the bulk using reactive ion etching to form 20 nm tall nanostructures with linewidths down to ~6 nm. To illustrate the limitations of this process, arrays of holes and lines are fabricated. The various nanofabrication process steps are performed at disparate locations, so process integration is discussed. Related issues are discussed including using fiducial marks for finding nanostructures on a macroscopic sample and protecting the chemically reactive patterned Si(100)-H surface against degradation due to atmospheric exposure.

We report a protocol for combining the atomic metrology of the Scanning Tunneling Microscope for surface patterning with selective Atomic Layer Deposition and Reactive Ion Etching. Using a robust process involving numerous atmospheric exposures and transport, 3D nanostructures with atomic metrology are fabricated.

Atomik İzlenebilir Nanoyapı İmalatı

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process ...

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.

Süperiletken Rezonatörler Fabrikasyon ve Karakterizasyonu

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.

PMMA İmalat ve COP mikroakışkan Cihazlar için çözücü Bağlar

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.

Lazerle Projeksiyonlu Fototermal Termografi Kullanılarak Yapısal Isıtma Yöntemiyle Alt Yüzey Kusurlu Lokalizasyonu

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.

LiPON tabanlı katı hal lityum-iyon Nanobatteries in Situ test etmek için odaklı iyon kiriş imalatı

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.

Ölçeklenebilir pul baskı ve Hemiwicking yüzeyler imalatı

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. ...