Bu çalışma kısmen Biz yararlı tartışmalar için NYU bizim işbirlikçi Paul M. Chaikin teşekkür WM Bilim İlerlemesi İçin Araştırma Kurumu (Hibe 10626), Ulusal Bilim Vakfı (DMR-1308084), ve San Francisco Eyalet Üniversitesi İç ödül tarafından desteklenen deneysel tasarım ve bize SFSU sitesinde kullanmak için VNA sistemi sağlamak için. Biz teorik işbirlikçilere, çeşitli tartışmalar için HD PBG malzemeleri, Marian Florescu, Paul M. Steinhardt ve Sal Torquato mucidi teşekkür ve bize HD nokta desen ve sürekli tartışmalar tasarımını sağlamak için.

1. 2D Hyperuniform Düzensiz Dielektrik Yapı Tasarımı 11 <ol><li> Delaunay mozaiklemede kullanarak bir 2D hyperuniform bozukluk bir nokta örneği alt sınıfı (Şekil 2&#39;de mavi daireler) ve bölme (Şekil 2&#39;de mavi çizgi) seçti. Bir 2D Delaunay mozaikleme her üçgen için minimum açı oluşmuş üst düzeye çıkarır ve her üçgenin 11 circumcircle içinde hiçbir noktaları var garanti bir nirengi noktasıdır. </li><li> Her üçgenin merkezlerini (Şekil 2 katı siyah daireler) bulun; Bu sentroidler yarıçapı r 11 dielektrik çubuklarının konumları vardır. </li><li> Her noktadan yaklaşık 11 hücrelerini oluşturmak için komşu üçgenler (Şekil 2 kalın kırmızı çizgiler) ağırlık merkezlerini bağlayın. </li><li> Çubuklar ve duvarlar 14 monte edileceği delikleri ve yuvaları ile 2 cm boyunda HD baz şablon için CAD ​​tasarım dosyası oluşturun. Kullandığınız birHD = 1.33 cm, ortalama iç-çubuk aralığı ile desen ve delik yarıçapı ayarlayın 2.5 mm ve slot genişliği 0.38 mm olmak içindi. Delikleri ve yuvaları takılmış çubukları ve duvarları stabilize derin 1 cm olması için derinliği ayarlayın. </li><li> Karşılaştırma 14 için kristalin temel şablon için benzer bir CAD tasarım dosyası (kare kafes) oluşturun. HD yapısında (1.33 cm) ve aynı delik-yarıçap (2,5 mm) ve slot-genişliği (0.38 mm) gibi aynı kafes sabitini kullanın. </li></ol> 2. Örnek İnşaat ve Hazırlama <ol><li> Şablonu Üretiyor. Ultraviyole lazer foto-polimerizasyonu ile sağlam bir plastik modelini üreten bir stereolitografi makinesi ile HD ve Kare kafes plastik üsleri imalatı. Örneğin polikarbonat gibi plastikler için, açık bir reçine içerir. Çözünürlük hem yanal hem de dikey yönde 0.1 mm dir. (Merkez paneli Şekil 3). </li><li> Yapı taşlarını hazırlayın: Sipariş piyasada mevcut Alümina rods ve hassas boyutları (Şekil 3, sol paneline bakın) kesilmiş ince duvarlar. Örneğin 10.0 cm, bir kaç dalga boyu daha az olması için yükseklik ayarlayın. Tüm çubuklar çapı 5,0 mm&#39;dir. Duvar kalınlığı daima 0.38 mm ve genişlikleri 0.2 mm artışlarla birlikte, 1.0 mm&#39;den 5.3 mm&#39;ye değişir. </li><li> Bandaralıklı ölçümleri için hatasız bir test yapısını oluşturun. İstenilen yapı mimarisi için üssü haline çubuklarını ve duvarlar yerleştirin. Polimer baz üzerindeki her çubuklar ve duvarların inşa ağının yandan görünüşüdür, Şekil 3, sağ panelde gösterilmektedir. </li><li> Bir dalga kılavuzu veya kavite kusur Tasarım: doğrudan çıkarma veya Şekil 9A ve 9C &#39;de gösterildiği gibi, tasarlanan yolu boyunca çubukları ve duvarlar değiştirerek örnekler vasıtasıyla, çeşitli dalga kılavuzlarının oluşturun. Numunelerin modüler tasarımı nokta, çizgi veya eğri kusurların hızlı ve kolay değiştirilmesine izin verir. </li></ol> 3. Büyük Aletleri <ol><li> Hassas 1 Hz frekans çözünürlüğü ile 50 GHz 45 MHz frekans kapsama ile mikrodalga sağlamak için sentezlenmiş bir stoper (mikrodalga jeneratörü) kullanın. Iki port (terminalleri) arasındaki iletim parametreleri ölçmek için bir S-parametre test seti jeneratör bağlayın. Sweeper ve test seti arasındaki iletişim için Genel Amaçlı Arayüz Otobüs (GPIB) bağlantıları ve kabloları kullanın. </li><li> S-parametre alınan sinyali işlemek için Mikrodalga Vektör Network analizörü (VNA) kullanın test seti ve sinyalin büyüklüğünü ve faz ölçmek için. VNA, frekansın bir fonksiyonu olarak bağlantı 2 kaynak sinyale göre giriş 1 de tespit edilen e-alanın gerçek ve sanal bileşenleri içeren bir veri dosyası üretir, böylece S21 moduna ayarlanmış S-parametre ayarlama testi </li></ol> 4. Cihaz Kurulumu <ol><li> / Bitiş Frekansı başlatın. VNA bize kullanılarak ölçümü için frekans aralığının uygun başlangıç ​​ve bitiş değerlerini seçiner menüsü. PBG ile bağlantılı ilgili frekans aralığı örneklerin kafes aralığı dielektrik endeksi bağlıdır. Kafes boşluklar = 1.33 cm Alümina numuneler için 15 GHz mikrodalgalar için 7 GHz kullanın. </li><li> Faktörü Averaging. Vektör analizörü rastgele gürültüyü azaltmak için birden fazla ölçüm ortalamasına göre her veri noktasını hesaplar. VNA tuş takımındaki istenen birden girerek 4096 512 ile bir ortalama faktörü seçin. Gürültüyü en aza indirmek için daha yüksek bir ortalama faktörü seçin ve hızlı bir tarama için bir alt ortalama faktörü seçti. </li><li> Nokta sayısı. 7 GHz GHz ila 15 aralığında ölçümler için, 10 MHz frekans çözünürlüğü elde etmek, VNA ekran menüsünde, veri noktaları (801) sayısını seçti. </li><li> Kalibrasyon. Doğrudan nispi iletim oranını ölçmek sayesinde sistemi kalibre ve aynı arka plan ve boynuz ANTENN arasındaki numune olmadan önceden kalibre ayarının iletimi karşı normalizegibi. Bunu yaparak, kablolar, adaptörler, dalga kılavuzları ve antenler nedeniyle tüm plan kaybı ortadan kaldırılabilir ve ve test numune olmadan bağıl iletim oranı, doğrudan kaydedilir. <ol><li> Bandaralıklı ölçümlerde, 28 a mesafeden birbirine bakacak boynuzları arasındaki serbest uzayda mikrodalga iletimi ölçmek ve VNA ayarlanmış bir kalibrasyon olarak sonuçları kaydedin. Boynuzları arasında bir yapıyla gerçek deneme için veri almadan önce, VNA monitörde &quot;ON CALIBRATION&#39;ın&quot; seçerek belirlenen kalibrasyon açın. VNA hesaplanan veriler kalibrasyon kümesi ile otomatik olarak normalleştirilmiş ile ve yerine numune olmadan iletim gücünün oranı döndürür. </li><li> Örnek dalga kılavuzları aracılığıyla iletim kolayca boş alana iki boynuzu arasında kalibre iletimini aşabilir beri dalga ölçümleri için anlamlı bir kalibrasyon, iyi tanımlanmış değildir. DönüşVNA üzerinde kalibrasyon kapalı izlemek ve kaynak sinyali üzerindeki algılanan sinyal ham iletim, kaydedin. En iyi kavrama verim elde etmek hemen yanında dalga kanal açıklıklar boynuzları yerleştirin. </li></ol></li></ol> 5. Deney Düzeneği <ol><li> Şekil 4&#39;te gösterilen deney düzeneği yapılandırın. Giriş / çıkış dalga kılavuzları ile S-parametre test set noktalarını bağlamak için yüksek kaliteli yarı-esnek koaksiyel kablolar kullanın. Doğrusal polarize olması için radyasyon sağlamak için dikdörtgen tek modlu dalga kılavuzlarının ve adaptör aracılığıyla bağlantı noktaları ile piramidal huni antenler bağlayın, boynuz radyasyonun E-alan boynuz kısa kenarına paralel. </li><li> Bandaralıklı ölçümleri için: kusur ücretsiz numune PBG karakterize etmek hatasız örnekler üzerinden iletimini ölçmek için aşağıdaki adımlara uyun. <ol><li> Birbirlerine yüz dikey ve yatay boynuzları hizalayın. H düzenleyinBir yeteri kadar mesafede orns ortalama dalga boyu gibi 20 kat, böylece örnek ulaşan uzak-alan radyasyon düzlem dalgası yaklaştırılabilir. Test numunesi olmadan uzayda bakan boynuzları arasında iletimini kalibre ve kalibrasyon bellekte saklayabilirsiniz. </li><li> İki bakan boynuzu arasına dönen sahnede çubuklar ve duvarlar yapılmış hatasız yapılar yerleştirin. Adım 5.2.1 esnasında VNA belleğe kaydedilen kalibrasyon sette açın. Sistem şimdi kalibre bellek iletim gücü karşısında normalize numune boyunca nispi iletim oranını ölçmek için hazırdır. </li></ol></li><li> Dalga kılavuzları ve kavite kusurlar ölçümleri için: deneyler kurulum için aşağıdaki adımları uyun: <ol><li> Şekil 9A ve 9C &#39;de gösterildiği gibi, çıkarma veya kusur içermeyen yapılarda çubuklar ve duvarlar değiştirerek, çeşitli dalga kılavuzlarının ve boşluk oluşturmak. </li><li> Düzenleyinmümkün olduğunca kanal açıklıklar kadar yakın boynuzları kanala iyi bağlanmasını sağlamak için. Kavisli veya bükülmüş kanal açıklığına paralel kenar ile kanal ortasında boynuzları merkezi için. </li><li> Kalibrasyonu kapatın. Şimdi VNA sistemi ölçmek ve port 1 de kaynak gücü üzerinde port 2&#39;den tespit gücün ham iletim oranını kaydetmek için hazırdır. </li></ol></li></ol> 6. Veri Toplama ve Analizi <ol><li> Numunelerin fotonik özelliklerinin açısal bağımlılığını Karakterize: <ol><li> İki bakan boynuzları arasında dönen bir sahnede neredeyse dairesel bir sınır ile çubuklar ve duvarlar yapılmış Yeri yapıları. </li><li> VNA hafızasına kaydedilen kalibrasyon adımda 5.2.2 açık olduğundan emin olun. Sıfır yapısı ile döner sahne ve tedbir iletim açısı ölçek. Sıfır olay açıyla ilk ölçümden sonra, örnek döndürmek ve eşit açı ARTIM şanzımanı ölçmekörneğin 180 ° dönme kadar her 2 ° olarak hastalar, ulaşılır. </li></ol></li><li> Numuneler için fotonik özelliklerinin polarizasyon bağlılığını karakterize: Boynuz açılış yönelimleri değiştirerek, sırasıyla iki farklı polarizasyonlar Yukarıda açıklanan tüm ölçümleri yapın. TM polarizasyon için, çubuklar için örnek taban ve paralel yatay düzleme dik borularını &quot;ve kısa kenarı (E alan yönü) olarak ayarlanır. Kısa kenarları (E-alan yönü) yatay düzlemde böylece TE polarizasyon için, boynuzları 90 derece döndürün. </li><li> Çeşitli dalga kılavuzları kanallar karakterize: kalibrasyon adımda 5.3.3 kapalı olduğundan emin olun. En iyi bağlantı için numune yanındaki boynuzları yerleştirin. Kaldırılması ve / veya kanal yolu boyunca çubukları ve duvarlar değiştirmek sureti ile farklı kanallardan iletim ölçün. Gerçek zamanlı olarak Vna ile iletim sinyalini kontrol ederek bir reklam tarafından kanal yolunu değiştirmekding ve ekstra çubuklar ve optimize iletim gücü veya istenilen filtreleme, bant genişliği için duvarları kaldırarak. </li><li> Karşılaştırma için bir kare kafes fotonik kristal yukarıda tarif ne benzer benzer ölçümleri yapın. </li><li> Veri analizi. Analiz ve MATLAB gibi bir bilgisayar programı kullanarak verilerin grafiğini. Konu dalga kılavuzu kanallar arasında ya da iletim örnekleri tur boyunca bir önlem incelemek için, Şekil 5, Şekil 2 ve Şekil 9B ve 9D gibi bir işlev frekansı (hattı arsa) gibi iletim ölçülmüştür. Şekil 6 ve Şekil 7&#39;de gösterildiği gibi, frekans ve açı (renkli kontur arsa) bir fonksiyonu olarak, Konu iletim yapılar ve bunların açısal bağımlılığı durma bantları özelliklerini analiz etmek. </li><li> Bu protokol, polar Coordi frekans ve eğim açısının bir fonksiyonu olarak numunelerin ile ölçülen iletim sunulması önerirdoğrudan dönme simetri ve fotonik özellikleri açısal bağımlılığını canlandırmak için, 12, süresini ortadan kaldırmaktadır. Doğrudan kristal yapıların Brillouin bölge sınırlarını göstermek ve kristaller ve yarı kristal olarak PBG oluşumu ve Bragg saçılma uçakları (Brilluoin bölge sınırları) arasındaki ilişkiyi ortaya çıkarmak için polar koordinat araziler oluşturmak. </li></ol>

<ol>
	<li>Strut, J. 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> The propagation of waves through a Medium Endowed with a Periodic structure. Philosophical magazine. XXIV, 145-159 (1887).</li><li>Yablonovitch, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhibited+spontaneous+emission+in+solid-state+physics+and+electronics.">Inhibited spontaneous emission in solid-state physics and electronics.</a> Phys. Rev. Lett. 58, 2059-2062 (1987).</li><li>Yablonovitch, E., Gmitter, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photonic+band+structure:+The+face-centered-cubic+case.">Photonic band structure: The face-centered-cubic case.</a> Phys. Rev. Lett. 63, 1950-1953 (1989).</li><li>Sajeev, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strong+localization+of+photons+in+Certain+Disordered+Dielectric+super+lattices.">Strong localization of photons in Certain Disordered Dielectric super lattices.</a> Phys. Rev. Lett. 58, 2486-2489 (1987).</li><li>Joannopoulos, J., Johnson, S. G., Winn, J. N., Mead, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Photonic Crystals: Molding the Flow of Light. , 243-248 (2008).</li><li>Noda, S., Chutinan, A., Trappin Imada, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=emission+of+photons+by+a+single+defect+in+a+photonic+bandgap+structure.">emission of photons by a single defect in a photonic bandgap structure.</a> Nature. 407, 608-610 (2000).</li><li>Cao, H., Zhao, Y. G., Ho, S. T., Seeling, E. W., Wang, Q. H., Chang, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Random+laser+action+in+semiconductor+powder.">Random laser action in semiconductor powder.</a> Phys. Rev. Lett. 82, 2278-2281 (1999).</li><li>Chutinan, A., John, S., Toader, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffractionless+flow+of+light+in+all-optical+microchips.">Diffractionless flow of light in all-optical microchips.</a> Phys. Rev. Lett. 90, 123901 (2003).</li><li>Vynck, K., Burresi, M., Riboli, F., Wiersma, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photon+management+in+two-dimensional+disordered+media.">Photon management in two-dimensional disordered media.</a> Nature Mater. 11, 1017-1022 (2012).</li><li>Ishizaki, K., Koumura, M., Suzuki, K., Gondaira, K., Noda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Realization+of+three-dimensional+guiding+of+photons+in+photonic+crystals.">Realization of three-dimensional guiding of photons in photonic crystals.</a> Nature Photon. 7, 133-137 (2013).</li><li>Florescu, M., Torquato, S., Steinhardt, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designer+disordered+materials+with+large,+complete+PBGs.">Designer disordered materials with large, complete PBGs.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 106, 20658-20663 (2009).</li><li>Man, W., Megens, M., Steinhardt, P. J., Chaikin, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+measurement+of+the+photonic+properties+of+icosahedral+quasicrystals.">Experimental measurement of the photonic properties of icosahedral quasicrystals.</a> Nature. 436, 993-996 (2005).</li><li>Torquato, S., Stillinger, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+density+fluctuations,+hyperuniformity,+and+order+metrics.">Local density fluctuations, hyperuniformity, and order metrics.</a> Phys. Rev. E. 68, 041113 (2003).</li><li>Man, 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=Isotropic+band+gaps+and+freeform+waveguides+observed+in+hyperuniform+disordered+photonic+solids.">Isotropic band gaps and freeform waveguides observed in hyperuniform disordered photonic solids.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 110, 15886-15891 (2013).</li><li>Freeform wave-guiding and tunable frequency splitting in isotropic disordered photonic band gap materials. Frontiers in Optics 2012/Laser Science XXVIII, OSA Technical Digest (online) Available from: <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/abstract.cfm?uri=FiO-2012-FTh2G.5">https://www.osapublishing.org/abstract.cfm?uri=FiO-2012-FTh2G.5</a> (2012)</li><li>Cavity Modes Study in Hyperuniform Disordered Photonic Bandgap Materials. Frontiers in Optics 2012/Laser Science XXVIII, OSA Technical Digest (online) Available from: <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/abstract.cfm?uri=FiO-2012-FTh3F.4">https://www.osapublishing.org/abstract.cfm?uri=FiO-2012-FTh3F.4</a> (2012)</li><li>Man, 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=Photonic+band+gap+in+isotropic+hyperuniform+disordered+solids+with+low+dielectric+contrast.">Photonic band gap in isotropic hyperuniform disordered solids with low dielectric contrast.</a> Opt. Express. 21, 19972-19981 (2013).</li><li>Man, 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=Experimental+observation+of+photonic+bandgaps+in+Hyperuniform+disordered+materials.">Experimental observation of photonic bandgaps in Hyperuniform disordered materials.</a> , (2010).</li><li>Schelew, E., 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=Characterization+of+integrated+planar+photonic+circuits+fabricated+by+a+CMOS+foundry.">Characterization of integrated planar photonic circuits fabricated by a CMOS foundry.</a> Journal of Lightwave Technology. 31 (2), 239 (2013).</li><li>Guo, Y. B., 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=Sensitive+molecular+binding+assay+using+a+photonic+crystal+structure+in+total+internal+reflection.">Sensitive molecular binding assay using a photonic crystal structure in total internal reflection.</a> Opt. Express. 16, 11741-11749 (2008).</li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Bir hyperuniform düzensiz bir nokta örneği başlayarak, 2 HD yapıları çubuklar ve / veya duvar ağı polarizasyon 11 için tam bir PBG elde etmek üzere dizayn edilebilir oluşmaktadır. Tasarım dayanarak, biz mikrodalga fırın ile test edilebilir cm-ölçeğinde 2D Alümina çubukları ve duvarları yapıların montaj için delik ve yuvaları ile bir şablon oluşturduk. Böyle Alümina çubuklar ve duvarlar gibi cm ölçekli yapı taşları, ucuz ve kolayca ele çünkü biz, mikrodalgalar ile çalı...

Fotonların bandaralıklı varlığı tek boyutlu stop-bant, periyodik orta 1 ile yayılma yasaktır frekans aralığında Lord Rayleigh tarafından yapılan daha önceki çalışmalardan başlayarak, birçok bilimsel eser odak noktası olmuştur. Periyodik yapılarda elektromanyetik dalga (EM) yayılımı içine Araştırma gerçekten E. Yablonovitch 2,3 ve S. John 4 seminal yayınların ardından son iki yılda gelişti. Terimi &quot;fotonik kristal&quot; bir fotonik bandgap (PBG) sahip periyodik dielektrik yapılarını tanımlamak için Yablonovitch tarafından icat edildi. Fotonik kristaller dönemsellik yönde çevirilerde altında değişmeyen onları render, ayrık öteleme simetri sahip periyodik dielektrik yapılardır. Bu dönemsellik gelen elektromanyetik (EM) dalgaların dalga boyları ile eşleşen, bir grup of frekansları oldukça zayıflatılmış olur ve çoğaltım vermeyebilir. Yeterince geniş değilse, ayrıca durdurma bantları denilen yasak frekansların aralıkları, belirli frekansların fotonların varlığını yasaklayan, bir PBG oluşturmak için her yöne çakışabilir. Kavramsal olarak, fotonik kristaller EM dalga yayılımı da bandaralıklı olarak bilinen elektron enerjileri, bir yasak bölge var yarı iletken materyaller, dalga yayılımını elektron benzer. Mühendisleri kontrol ve yarı iletkenler aracılığıyla elektronların akışını değiştirmek için yarı iletkenler istihdam var benzer şekilde, PBG malzemeler optik kontrolünü gerektiren çeşitli uygulamalar için kullanılabilir. Örneğin, PBG malzemeler dalga boyu boşluk boyutları belirli frekanslarda ışık hasredebilir ve onlara 5 hat defektleri boyunca rehberlik veya filtre ışığı. PBG maddeler telekomünikasyon 6 uygulamalar için ışık akışını kontrol etmek için kullanılmak üzere önerilmektedir, Lazerler 7, optik devreler ve optik işlem 8 ve güneş enerjisi hasat 9. Bir iki boyutlu (2D) kare kafes fotonik kristal 4 kat dönme simetrisi vardır. Geliş farklı açılarda kristali giren EM dalgaları (örneğin, 0 ° ve kafes düzlemlerine göre 45 °) farklı dönemlilik karşılaşacaktır. Farklı yönlere Bragg saçılma malzemelerin çok yüksek indeksli kontrast olmadan, PBG oluşturmak için tüm yönlerde üst üste olmayabilir farklı dalga boylarında bantları durdurmak yol açar. Ayrıca, 2D yapılarda, iki farklı EM dalga kutuplaşmalar, Enine Elektrik (TE) ve Enine Manyetik (TM), sık sık bile zor tüm polarizasyonlarda 5 için her yöne tam PBG oluşturmakta, farklı frekanslarda band aralığına oluştururlar. Periyodik yapılarda, dönme simetrisi sınırlı seçenekler içsel anisotropisinden kurşun (angulasadece zorlaştırır r bağımlılığı), tam bir PBG oluşturmak, aynı zamanda büyük ölçüde fonksiyonel kusurların tasarım özgürlüğü sınırlandırır. Örneğin, dalga tasarımlar fotonik kristaller 10 büyük simetri yönleri çok sınırlı seçenek boyunca sınırlı kanıtlanmıştır. Dönemsellik nedeniyle bu sınırlamaları aşmak için ilham kaynağı, çok fazla araştırma alışılmamış PBG malzemelerin son 20 yıl içinde yapılmıştır. Hyperuniform Bozukluğu (HD) PBG yapı 11: en son dağınık malzeme, yeni bir sınıf bir periyodik ya da quasiperiodicity yokluğunda tam PBG bir izotropik sahip önerilmiştir. Fotonik bant bozukluğu yapılarda tam analitik çözümü yoktur. Düzensiz yapıların fotonik özellikleri Teorik çalışma zaman alıcı sayısal simülasyonları ile sınırlıdır. Bantları hesaplamak için simülasyon süper hücre yaklaşım metodu ve Avaide alması gerekmektediretikel bilgisayar gücü süper hücrenin sonlu boyutunu sınırlayabilir. Bu yapılar yoluyla iletimini hesaplamak için, bilgisayar simülasyonları genellikle ideal koşullar ve kaynağı ve detektör, gerçek olay EM dalga profili arasındaki bağlantı gibi bu şekilde ihmal gerçek dünya problemlerini varsayalım, ve hizalama 12, kusurları. Ayrıca, simüle yapının herhangi bir değişiklik (kusur tasarım) simülasyon başka yuvarlak gerektirecektir. Nedeniyle süper bir hücre için asgari anlam büyüklüğü nedeniyle, sistematik olarak bu düzensiz malzemeler için çeşitli kusur tasarım mimarileri keşfetmek için çok sıkıcı ve pratik değildir. Biz deneysel düzensiz fotonik yapıları inceleyerek bu hesaplama sorunları önleyebilirsiniz. Deneylerde sayesinde biz HD yapılarda tam PBG varlığını doğrulamak mümkün. Mikrodalga deneyleri kullanarak, biz de faz bilgileri elde etmek ve saha distri ortaya çıkarabilironları mevcut fotonik devletlerin Katkı ve dağılma özellikleri. Cm-ölçeğinde kolayca değiştirilebilir ve modüler örneği kullanarak, düzensiz sistemlerinde çeşitli dalga kılavuzu ve boşluk (kusur) tasarımlarınızı test ve PBGs sağlamlığını analiz edebilirsiniz. Karmaşık düzensiz fotonik yapıların Bu tür analizler sayısal ya da kuramsal çalışmalar yoluyla elde etmek için ya imsansız olmasıdır. Tasarım süreci bir &quot;gizli&quot; hyperuniform nokta desen 13 seçerek başlar. Hyperuniform nokta desenler R yarıçaplı bir &quot;küresel&quot; örnekleme pencere içerisinde noktalarının sayısı varyans, d-boyutta R d daha yavaş, yani büyük Ar pencere hacminin daha yavaş büyüdüğü sistemlerdir. Örneğin, bir nokta örneği bir 2D Poisson dağılımı, etki R noktalarının sayısının varyans R &lt;orantılıdırsup&gt; 2. Ancak, hyperuniform bozukluk nokta desen, R yarıçaplı bir pencerede puan varyans, R orantılıdır. 1 hyperuniform düzensiz nokta desen ve Poisson nokta örneği 11 arasında bir karşılaştırma göstermektedir. Biz 11 &quot;sinsi&quot; olarak adlandırılan hyperuniform düzensiz nokta desenler bir alt sınıfı kullanın. Arkadaşları 11 Florescu et açıklanan tasarım protokolü kullanarak, bir kristal benzer bir 2D hyperuniform dielektrik yapısı oluşturarak, dielektrik duvarlar ve çubuklar ağı kurma, ancak dönemsellik ve izotropi doğasında sınırlamalar olmadan. Çubuklar TM-polarizasyonda bant boşluk oluşturulması için tercih edilen ise duvar ağlar, TE-polarizasyon bandaralıklı için uygundur. Yapılan deneylerde farklı polarizasyonlar ve introd kullanım için modifiye edilebilir, böylece modüler tasarım geliştirilmiştirSerbest biçimli dalga kılavuzlarının ve kavite kusurları ucing. Maxwell denklemlerinin ölçek değişmezliği nedeniyle, mikrodalga rejimi gözlenen elektromanyetik özellikleri örnekleri mikron ve mikron altı ölçeklerde olacağını kızılötesi ve optik rejimler, doğrudan uygulanabilir.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="599">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">stereolithography machine</td>
			<td style="width:97px;">3D Systems</td>
			<td style="width:119px;">SLA-7000</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">resin for base</td>
			<td style="width:97px;">3D Systems</td>
			<td style="width:119px;">Accura 60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Alumina rods</td>
			<td style="width:97px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>r=2.5mm, cut to 10.0cm height</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Alumina sheets</td>
			<td style="width:97px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>thickness 0.38mm, various width: from 1.0mm to 5.3mm with 0.2mm incerments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Microwave Generator</td>
			<td style="width:97px;">Agilent/HP</td>
			<td style="width:119px;">83651B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">S-Parameter Test set</td>
			<td style="width:97px;">Agilent/HP</td>
			<td style="width:119px;">8517B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Microwave Vector Network Analyzer</td>
			<td style="width:97px;">Agilent/HP</td>
			<td style="width:119px;">8510C</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using microwave and macroscopic samples of dielectric solids to study the photonic properties of disordered photonic bandgap materials

Son zamanlarda, düzensiz fotonik malzeme tam bir foton bandaralıklı (PBG) oluşumu için periyodik kristaller alternatif olarak önerilmiştir. Bu yazıda inşa ve mikrodalga fırın kullanarak makroskopik düzensiz fotonik yapıları tanımlamak için yöntemleri anlatacağız. Mikrodalga rejim PBG ortamı oluşturmak ve test etmek için en uygun deneysel örneklem boyutu sunar. Kolayca manipüle dielektrik kafes bileşenleri önceden basılmış plastik şablonlar üstüne çeşitli 2B yapılarını inşa esneklik. Inşa kez, yapıları hemen serbest formlu dalga kılavuzlarının ve filtreleri yapmak için nokta ve çizgi kusurları ile modifiye edilebilir. Test yaygın kullanılabilir Vector Ağ Analyzer ve mikrodalga boynuz anten çiftleri kullanılarak yapılır. Elektromanyetik alanların ölçek değişmezliği özelliği nedeniyle, Mikrodalga bölgede elde edilen sonuçların doğrudan kızıl ötesi ve optik bölgelere uygulanabilir. Bizim yaklaşımımız basit ama exci sunarhafif ve düzensiz madde etkileşim doğasının içine ting yeni bir fikir. Bizim temsilcisi sonuçları iki boyutlu (2D) hyperuniform düzensiz dielektrik yapısı tam ve izotropik PBG varlığının ilk deneysel gösteri yer alıyor. Ayrıca deneysel olarak keyfi şekli serbest formlu mikromercek yoluyla elektromanyetik dalgaları (EM) kılavuz bu yeni fotonik yapının yeteneğini göstermelidir.

Biz şimdiye hyperuniform bozukluğu dielektrik yapıların bir izotropik tam PBG mevcut ilk onay elde ettik. Burada, bizim HD yapısı sonuçlarını sunmak ve periyodik kare kafes fotonik kristal bu bunları karşılaştırmak. Şekil 5 bir olay açıyla hyperuniform bozukluğu yapısı için frekans (GHz) vs TE polarizasyon iletimi (dB) bir yarı-log grafiği göstermektedir. Bu grafik, durdurma bandı bölgesi iletim yoğunluğu büyüklüklerin fazla iki sipariş damla ...

Watch this Scientific Journal Video about Using Microwave and Macroscopic Samples of Dielectric Solids to Study the Photonic Properties of Disordered Photonic Bandgap Materials at JoVE.com

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

Düzensiz yapılar fonksiyonel kusur tasarımlar fotonik band aralığına ve eşi görülmemiş bir özgürlük oluşturulması için yeni mekanizmalar sunuyoruz. Düzensiz sistemlerin hesaplamalı zorlukları aşmak için, biz PBG malzemelerin yeni sınıf modüler makroskopik örnekleri inşa ve kolay ve ucuz bir şekilde, onların ölçek değişmeyen fotonik özelliklerini karakterize etmek için mikrodalga kullanın.

Düzensiz Fotonik Bandgap Malzemelerin Fotonik Properties Çalışması Mikrodalga ve Dielektrik Katı makroskopik Örnekleri kullanma

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

using-microwave-macroscopic-samples-dielectric-solids-to-study

Research

JoVE Journal

Engineering

12.2K Görüntüleme.  San Francisco State University.  Düzensiz yapılar fonksiyonel kusur tasarımlar fotonik band aralığına ve eşi görülmemiş bir özgürlük oluşturulması için yeni mekanizmalar sunuyoruz. Düzensiz sistemlerin hesaplamalı zorlukları aşmak için, biz PBG malzemelerin yeni sınıf modüler makroskopik örnekleri inşa ve kolay ve ucuz bir şekilde, onların ölçek değişmeyen fotonik özelliklerini karakterize etmek için mikrodalga kullanın. 

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

Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials offering a superior control over the spatial distribution of charge carriers across material interfaces. As this study demonstrates, a combination of donor-acceptor nanocrystal (NC) domains in a single nanoparticle can lead to the realization of efficient photocatalytic1-5 materials, while a layered assembly of donor- and acceptor-like nanocrystals films gives rise to photovoltaic materials.
Initially the paper focuses on the synthesis of composite inorganic nanocrystals, comprising linearly stacked ZnSe, CdS, and Pt domains, which jointly promote photoinduced charge separation. These structures are used in aqueous solutions for the photocatalysis of water under solar radiation, resulting in the production of H2 gas. To enhance the photoinduced separation of charges, a nanorod morphology with a linear gradient originating from an intrinsic electric field is used5. The inter-domain energetics are then optimized to drive photogenerated electrons toward the Pt catalytic site while expelling the holes to the surface of ZnSe domains for sacrificial regeneration (via methanol). Here we show that the only efficient way to produce hydrogen is to use electron-donating ligands to passivate the surface states by tuning the energy level alignment at the semiconductor-ligand interface. Stable and efficient reduction of water is allowed by these ligands due to the fact that they fill vacancies in the valence band of the semiconductor domain, preventing energetic holes from degrading it. Specifically, we show that the energy of the hole is transferred to the ligand moiety, leaving the semiconductor domain functional. This enables us to return the entire nanocrystal-ligand system to a functional state, when the ligands are degraded, by simply adding fresh ligands to the system4.
To promote a photovoltaic charge separation, we use a composite two-layer solid of PbS and TiO2 films. In this configuration, photoinduced electrons are injected into TiO2 and are subsequently picked up by an FTO electrode, while holes are channeled to a Au electrode via PbS layer6. To develop the latter we introduce a Semiconductor Matrix Encapsulated Nanocrystal Arrays (SMENA) strategy, which allows bonding PbS NCs into the surrounding matrix of CdS semiconductor. As a result, fabricated solids exhibit excellent thermal stability, attributed to the heteroepitaxial structure of nanocrystal-matrix interfaces, and show compelling light-harvesting performance in prototype solar cells7.

A general strategy for the development of charge-separating semiconductor nanocrystal composites deployable for solar energy production is presented. We show that assembly of donor-acceptor nanocrystal domains in a single nanoparticle geometry gives rise to a photocatalytic function, while bulk-heterojunctions of donor-acceptor nanocrystal films can be used for photovoltaic energy conversion.

Şarj-Ayırma Nanokristaller ve Bunların Katılar Yoluyla Güneş Enerjisi Hasat

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials ...

Mühendislik

Micro 3D Printing Using a Digital Projector and its Application in the Study of Soft Materials Mechanics

Buckling is a classical topic in mechanics. While buckling has long been studied as one of the major structural failure modes1, it has recently drawn new attention as a unique mechanism for pattern transformation. Nature is full of such examples where a wealth of exotic patterns are formed through mechanical instability2-5. Inspired by this elegant mechanism, many studies have demonstrated creation and transformation of patterns using soft materials such as elastomers and hydrogels6-11. Swelling gels are of particular interest because they can spontaneously trigger mechanical instability to create various patterns without the need of external force6-10. Recently, we have reported demonstration of full control over buckling pattern of micro-scaled tubular gels using projection micro-stereolithography (P&mu;SL), a three-dimensional (3D) manufacturing technology capable of rapidly converting computer generated 3D models into physical objects at high resolution12,13. Here we present a simple method to build up a simplified P&mu;SL system using a commercially available digital data projector to study swelling-induced buckling instability for controlled pattern transformation.
A simple desktop 3D printer is built using an off-the-shelf digital data projector and simple optical components such as a convex lens and a mirror14. Cross-sectional images extracted from a 3D solid model is projected on the photosensitive resin surface in sequence, polymerizing liquid resin into a desired 3D solid structure in a layer-by-layer fashion. Even with this simple configuration and easy process, arbitrary 3D objects can be readily fabricated with sub-100 &mu;m resolution.
This desktop 3D printer holds potential in the study of soft material mechanics by offering a great opportunity to explore various 3D geometries. We use this system to fabricate tubular shaped hydrogel structure with different dimensions. Fixed on the bottom to the substrate, the tubular gel develops inhomogeneous stress during swelling, which gives rise to buckling instability. Various wavy patterns appear along the circumference of the tube when the gel structures undergo buckling. Experiment shows that circumferential buckling of desired mode can be created in a controlled manner. Pattern transformation of three-dimensionally structured tubular gels has significant implication not only in mechanics and material science, but also in many other emerging fields such as tunable matamaterials.

We demonstrate controlled pattern transformation of swelling gel tubes by elastic instability. A simple projection micro stereo-lithography setup is built using an off-the-shelf digital data projector to fabricate three-dimensional polymeric structures in a layer-by-layer fashion. Swelling hydrogel tubes under mechanical constraint display various circumferential buckling modes depending on dimension.

Yumuşak Malzemelerin Mekaniği Çalışması Dijital Projektör ve Uygulama Kullanarak Mikro 3D Baskı

Buckling is a classical topic in mechanics. While buckling has long been studied as one of the major structural failure modes1, it has recently drawn new ...

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 ...

Concurrent Quantitative Conductivity and Mechanical Properties Measurements of Organic Photovoltaic Materials using AFM

Organic photovoltaic (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale inhomogeneity of OPV materials affects performance of photovoltaic devices. Thus, understanding of spatial variations in composition as well as electrical properties of OPV materials is of paramount importance for moving PV technology forward.1,2 In this paper, we describe a protocol for quantitative measurements of electrical and mechanical properties of OPV materials with sub-100 nm resolution. Currently, materials properties measurements performed using commercially available AFM-based techniques (PeakForce, conductive AFM) generally provide only qualitative information. The values for resistance as well as Young's modulus measured using our method on the prototypical ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM system correspond well with literature data. The P3HT:PC61BM blend separates onto PC61BM-rich and P3HT-rich domains. Mechanical properties of PC61BM-rich and P3HT-rich domains are different, which allows for domain attribution on the surface of the film. Importantly, combining mechanical and electrical data allows for correlation of the domain structure on the surface of the film with electrical properties variation measured through the thickness of the film.

Organic photovoltaic (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale inhomogeneity of OPV materials affects performance of photovoltaic devices. In this paper, we describe a protocol for quantitative measurements of electrical and mechanical properties of OPV materials with sub-100 nm resolution.

Eşzamanlı Sayısal İletkenlik ve AFM kullanarak Organik Fotovoltaik Malzemeler Mekanik Özellikleri Ölçümleri

Organic photovoltaic  (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale  inhomogeneity of OPV materials affects performance ...

Fast Imaging Technique to Study Drop Impact Dynamics of Non-Newtonian Fluids

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for detailed observation, scenarios that make it challenging to observe with conventional imaging systems. One of these is the drop impact of liquids, which usually happens within one tenth of millisecond. To tackle this challenge, a fast imaging technique is introduced that combines a high-speed camera (capable of up to one million frames per second) with a macro lens with long working distance to bring the spatial resolution of the image down to 10 &#181;m/pixel. The imaging technique enables precise measurement of relevant fluid dynamic quantities, such as the flow field, the spreading distance and the splashing speed, from analysis of the recorded video. To demonstrate the capabilities of this visualization system, the impact dynamics when droplets of non-Newtonian fluids impinge on a flat hard surface are characterized. Two situations are considered: for oxidized liquid metal droplets we focus on the spreading behavior, and for densely packed suspensions we determine the onset of splashing. More generally, the combination of high temporal and spatial imaging resolution introduced here offers advantages for studying fast dynamics across a wide range of microscale phenomena.

Drop impact of non-Newtonian fluids is a complex process since different physical parameters influence the dynamics over a very short time (less than one tenth of a millisecond). A fast imaging technique is introduced in order to characterize the impact behaviors of different non-Newtonian fluids.

Non-Newtonian Akışkanlar Bırak Etkisi Dynamics Eğitim Hızlı Görüntüleme Tekniği

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for ...

Electroactive Polymer Nanoparticles Exhibiting Photothermal Properties

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step process that finishes with Negishi coupling. Negishi coupling is a cross-coupling process in which a chemical precursor is first lithiated, followed by transmetallation with ZnCl2. The resultant organozinc compound can be coupled to a dibrominated aromatic precursor to give the conjugated monomer. Polymer films can be prepared via electropolymerization of the monomer and characterized using cyclic voltammetry and ultraviolet-visible-near infrared (UV-Vis-NIR) spectroscopy. Nanoparticles (NPs) are prepared via emulsion polymerization of the monomer using a two-surfactant system to yield an aqueous dispersion of the polymer NPs. The NPs are characterized using dynamic light scattering, electron microscopy, and UV-Vis-NIR-spectroscopy. Cytocompatibility of NPs is investigated using the cell viability assay. Finally, the NP suspensions are irradiated with a NIR laser to determine their effectiveness as potential materials for photothermal therapy (PTT).

A protocol is presented for the synthesis and preparation of nanoparticles consisting of electroactive polymers.

Elektroaktif Polimer nanopartiküller Sergileme Fototermal Özellikleri

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step ...

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

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

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

Femtosaniye Lazer kaynaklı Ablasyonu kullanarak nanolif 1-D Fotonik Kristal Kavitenin Fabrikasyon

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

Recombination Dynamics in Thin-film Photovoltaic Materials via Time-resolved Microwave Conductivity

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials such as organo-lead halide perovskites is presented. The perovskite film thickness and absorption coefficient are initially characterized by profilometry and UV-VIS absorption spectroscopy. Calibration of both laser power and cavity sensitivity is described in detail. A protocol for performing Flash-photolysis Time Resolved Microwave Conductivity (TRMC) experiments, a non-contact method of determining the conductivity of a material, is presented. A process for identifying the real and imaginary components of the complex conductivity by performing TRMC as a function of microwave frequency is given. Charge carrier dynamics are determined under different excitation regimes (including both power and wavelength). Techniques for distinguishing between direct and trap-mediated decay processes are presented and discussed. Results are modelled and interpreted with reference to a general kinetic model of photoinduced charge carriers in a semiconductor. The techniques described are applicable to a wide range of optoelectronic materials, including organic and inorganic photovoltaic materials, nanoparticles, and conducting/semiconducting thin films.

A Time Resolved Microwave Conductivity technique for investigating direct and trap-mediated recombination dynamics and determining carrier mobilities of thin film semiconductors is presented here.

Zaman çözülmesi Mikrodalga İletkenlik aracılığıyla İnce film Fotovoltaik Malzemeler rekombinasyon Dinamikleri

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials ...

In Situ Visualization of the Phase Behavior of Oil Samples Under Refinery Process Conditions

To help address production issues in refineries caused by the fouling of process units and lines, we have developed a setup as well as a method to visualize the behavior of petroleum samples under process conditions. The experimental setup relies on a custom-built micro-reactor fitted with a sapphire window at the bottom, which is placed over the objective of an inverted microscope equipped with a cross-polarizer module. Using reflection microscopy enables the visualization of opaque samples, such as petroleum vacuum residues, or asphaltenes. The combination of the sapphire window from the micro-reactor with the cross-polarizer module of the microscope on the light path allows high-contrast imaging of isotropic and anisotropic media. While observations are carried out, the micro-reactor can be heated to the temperature range of cracking reactions (up to 450 &#176;C), can be subjected to H2 pressure relevant to hydroconversion reactions (up to 16 MPa), and can stir the sample by magnetic coupling. 
Observations are typically carried out by taking snapshots of the sample under cross-polarized light at regular time intervals. Image analyses may not only provide information on the temperature, pressure, and reactive conditions yielding phase separation, but may also give an estimate of the evolution of the chemical (absorption/reflection spectra) and physical (refractive index) properties of the sample before the onset of phase separation.

In Situ Visualization of the Phase Behavior of Oil Samples Under Refinery Process Conditions

This article describes a setup and method for the in situ visualization of oil samples under a variety of temperature and pressure conditions that aim to emulate refining and upgrading processes. It is primarily used for studying isotropic and anisotropic media involved in the fouling behavior of petroleum feeds.

Rafineri Süreci Koşullarında Petrol Örneklerinin Faz Davranışının Yerinde Görselleştirme

To help address production issues in refineries caused by the fouling of process units and lines, we have developed a setup as well as a method to ...

Characterization of Ultra-fine Grained and Nanocrystalline Materials Using Transmission Kikuchi Diffraction

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and nanocrystalline materials. The traditional techniques associated with scanning electron microscopy (SEM), such as electron backscatter diffraction (EBSD), do not possess the required spatial resolution due to the large interaction volume between the electrons from the beam and the atoms of the material. Transmission electron microscopy (TEM) has the required spatial resolution. However, due to a lack of automation in the analysis system, the rate of data acquisition is slow which limits the area of the specimen that can be characterized. This paper presents a new characterization technique, Transmission Kikuchi Diffraction (TKD), which enables the analysis of the microstructure of UFG and nanocrystalline materials using an SEM equipped with a standard EBSD system. The spatial resolution of this technique can reach 2 nm. This technique can be applied to a large range of materials that would be difficult to analyze using traditional EBSD. After presenting the experimental set up and describing the different steps necessary to realize a TKD analysis, examples of its use on metal alloys and minerals are shown to illustrate the resolution of the technique and its flexibility in term of material to be characterized.

This paper provides a detailed method to characterize the microstructure of ultra-fine grained and nanocrystalline materials using a scanning electron microscope equipped with a standard electron backscatter diffraction system. Metal alloys and minerals presenting refined microstructures are analyzed using this technique, showing the diversity of its possible applications.