Name: measurement of x-ray beam coherence along multiple directions using 2-d checkerboard phase grating
Uploaded: 2016-10-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 39 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating at JoVE.com

Use of the Advanced Photon Source and Center for Nanoscale Materials, Office of Science User Facilities operated for the U.S. Department of Energy (DOE) Office of Science by Argonne National Laboratory, was supported by the U.S. DOE under Contract No. DE-AC02-06CH11357. We acknowledge Dr. Han Wen, NHLBI / National Institutes of Health, Bethesda, MD 20892, USA, for many helpful suggestions during the data processing.

Deney 1. Planlama <ol><li> synchrotron beamline tanımlayın. O beamline de deney uygunluğunu bulmak için beamline bilim adamı başvurun. NOT: Bu yazıda bildirilen deneyler APS XSD altında, optik ve dedektörler test adamıştır 1-BM-B beamline, gerçekleştirildi. </li><li> Bir kullanıcı önerisi ve kiriş zaman isteği gönderin. </li><li> Izgara ve Dedektör hizalama, 2 boyutlu dedektör (CCD veya CMOS), dedektör ve aralarında gerekli en az ve en uzak mesafeleri kapsayan uzun çeviri aşaması için motorlu aşamaları da dahil olmak üzere gerekli alet beamline bilim adamı ile deney ayrıntıları çalışmak ve belirtin faz ızgara. </li><li> İlgili web sitesinde verilen talimatları uygulayarak ışın zaman hazırlanın. Emniyet eğitimleri ve gerekli deneysel güvenlik değerlendirme formunu doldurun. </li></ol> 2-D Dama Ph 2. Hazırlıkase Izgara <ol><li> Farklı enine yön açısı İçeride ISTV melerin RWMAIWi&#39;nin boyunca, interferogram desen, s θ dönemi ile ilgilidir ızgara, p, süresini belirleyin. Farklı θ açı boyunca interferogram görünürlüğü değerleri, V θ (d), ızgara-dedektör mesafesinin bir fonksiyonu, D olarak salınım. Mesafelerde bir 2-B dama π / 2 faz ızgara, V θ (d) zirveleri için, <img alt="denklem 1" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq1.jpg" /> n = 1, 2, 3 ... ve λ foton dalga boyu ile. Interferogram desen kare bloklar çapraz yönde ve p Î¸&#39;nın bir süre = kare bloklar kenarında p / 2 boyunca p θ = p / √2 karakteristik bir süresi vardır. P seçimi dolayısıyla aşağıda dayanırkriterleri. </li><li> Emin, en azından birkaç V İçeride ISTV melerin RWMAIWi&#39;nin (d) zirveleri en büyük ızgara-dedektör mesafesinde, ya da deneysel istasyon alanı sınırı, d max olun. D n karşılamak için, θ &lt;d max, aşağıda belirtildiği <img alt="denklem 2" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq2.jpg" /> N = 5, D = maksimum 1 M için, λ = 0,06888 mil (18 keV), bu p â &lt;3.9 mikron verir. </li><li> D max içinde, θ için en büyük mesafe d, n de V θ (d) zirve yüksekliği θ birinci V İçeride ISTV melerin RWMAIWi&#39;nin (d) D 1. tepe bu bir faktör y daha az olduğundan emin olmak doğru bir Gauss çürüme işlevi uydurma var. Bu nedenle, γ = V θ, N (d) &#39;/İlk tepe noktasını görüş n&#39;inci oranı V θ, 1 (d). Tutarlılık uzunluğu ile Gauss yoğunluk dağılımı, aşağıdaki x-ışını kaynağı için ξ θ ihtiyaçları bir ızgara π / 2 faz süresi tatmin <img alt="denklem 3" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq3.jpg" /> Örneğin, γ =% 10, ξ θ = 5 um ve yukarıda belirtilen parametreler ile, bu p İçeride ISTV melerin RWMAIWi&#39;nin&gt; 2.4 mikron verir. </li><li> Interferogram desen, p İçeride ISTV melerin RWMAIWi&#39;nin, dönemi doğru detektör sistemleri seçerek dedektörün uzamsal çözünürlük daha birkaç kat daha büyük olduğundan emin olun. </li><li> , Λ, X-ışını foton dalga boyunda, φ, bir faz kayması için gereken ızgaranın kalınlığı T belirlemek kullanılarak <img alt="denklem 4" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq4.jpg" /> nerede δFaz kayması malzemenin kırılma indeksi eksiltme olduğunu. Örneğin, Au kırılma indeksi azalma 18 keV 9.7 × 10 -6 olduğunu. O = π / 2 faz ızgaranın Au kalınlığı böylece 1.8 mm. </li><li> Bir silisyum nitrür desenli polimer kalıp içine Au elektro-ızgara faz (Si 3 N 4) pencere imal. Not: Metal yapı silikon nitrit hazırlanması (si 3N 4) pencere alt-tabaka ve üretim prosedürü aşağıda sunulmaktadır. <ol><li> İlk X-ışını şeffaf pencere oluşturmak için Si 3 N 4 membran bırakarak substratı hazırlayın. </li><li> (&lt;250 MPa) Si 3 N 4 bir satıcıdan ince bisküvinin her iki yanına da yüklenir düşük stres ile (Si) gofret elde edin. </li><li> bir galvanik üs olarak hareket etmek Cr ve Au yatırmak için magnetron püskürtme biriktirme sistemine gofret yükleyin. </li><li> Cr th Depozito 5 nmüreticinin talimatlarına Aşağıdaki gofret bir tarafında Au 30 nm, En. NOT: Sistem üreticisinden çökelme süreçleri biriktirme oranı gibi bilgileri içerecektir. </li><li> biriktirme aracı gofret boşaltın. imalat ızgara için Cr ve Au tevdi gofretin tarafını kullanın. </li><li> ızgaranın toplam boyutunu belirlemek ve daha sonra desen membranların biraz daha büyük bir fotolitografi maskesi tasarımı. bir satıcıdan satın alarak bir fotolitografi maskesi elde veya fotolitografi maskesi imal etmek tasarımını kullanın. </li><li> Hiçbir Cr ve Au kaplama var gofret arka tarafındaki fotorezist bir 3-mikron kalınlığında bir tabaka Spin. tasarlanmış fotolitografi maskesi kullanarak 20 saniye süreyle UV litografi aracıyla karşı Açığa. Daha sonra 30 sn sulu alkalin geliştirici çözelti içinde karşı N 2 akan deiyonize su ve kuru ile durulayın maruz geliştirin. </li><li> reaktif iyon aşındırma (RIE) aracı w içine gofret yükleyini odasına bakan ışığa desenli. Maruz Si 3 N 4 Aşağıdaki aleti talimatlarını etch CF 4 plazma kullanın. </li><li> RIE aracına aşındırma odası ve giriş etch tarifi boşaltın. Si 3 N 4 kat tamamen kazınmış ve Si katman desen maruz kadar tarifi çalıştırın. </li><li> yaklaşık 8 saat boyunca 80 ° C&#39;ye kadar ısıtıldı% 30 KOH çözeltisi içine daldırarak gofret arka maruz Si Etch. Etch oranı yaklaşık belirtilen tarifi kullanarak 75 mm / saattir. </li><li> Si aşındırma işlemi tamamlandıktan sonra N 2 akan iyonu giderilmiş su ve kuru ile durulayın. Numune imalat ızgara için hazırdır. </li></ol></li><li> Aşağıdaki adımları kullanarak ızgara aşaması için galvanik kalıp imal. <ol><li> Kare dama ızgara desen tasarımı ve 100-250 nm maruz kare desen boyutunu azaltarak öngerilme desen telafi. Grat etrafında&gt; 50 mikron genişliğinde çerçeve ekleyinDaha sonra süreç içinde kalınlık onay ing desen. </li><li> içine örnek yükleyin bir spin lak ve mevduat poli (metil metakrilat) (PMMA) pozitif numunenin ızgara tarafında çözüm karşı direnmek. Kalın istenen nihai ızgara kalınlığına bağlı olarak filmi karşı 2 3.5-um oluşturmak için karşı sıkma kaplayıcı çalıştırın. NOT: Dönüş hızı karşı film kalınlığı ile ilgili bilgi Spin eğrileri PMMA çözüm satıcı tarafından sağlanan veya ampirik olarak tespit edilebilir. </li><li> 100 keV elektron demeti sistemine gofret yükleyin. </li><li> 10 nA daha büyük bir geniş poz akımı ile maruz kalma aracı ayarlayın. </li><li> PMMA maruz alanlar geliştirme aşamasında silinecektir ızgara deseni oluşturmak için 100 keV e-ışın litografi aracını kullanarak karşı Açığa. Kalınlığını karşı bağlı 1,100-1,250 uc / cm 2 pozlama doz aralığını kullanın. </li><li> aracından örnek boşaltın. </li><li> Geliştirin karşı maruz3 (hacim ile), izopropil alkol (IPA): hafif bir döndürme ile 30-40 saniye için deiyonize su çözeltisi 7 daldırarak. IPA ile durulayın ve N 2 akan sonra kuru. PMMA tam bir optik mikroskop ile açıkta kalan alanı bakarak tarafından geliştirilen emin olun. </li><li> odasına bakan PMMA desenli bir RIE aracı haline örnek yükleyin. </li><li> RIE aracına aşındırma odası ve giriş descum etch tarifi boşaltın. Descum süreci maruz ızgara alanından herhangi bir kalıntı PMMA çıkarmak için kısa (&lt;30 sn) O 2 plazma tabanlı etch olduğunu. </li></ol></li><li> Aşağıdaki adımları kullanılarak imal kalıba elektro Au ızgara bitirin. <ol><li> Çerçeve kalınlığı onay dahil genelinde bir Profilometrenin prob tarayarak emin elektro kalıp kalınlığı olun. </li><li> 40 ° C&#39;ye kadar ısıtıldı, Au-sülfit galvanik çözeltisi içine örnek daldırın. elektro kurulum ELE ile dolu bir beher oluşmaktadırctroplating çözüm, bir sabit akım DC güç kaynağı ve bir Pt örgü anot. </li><li> maruz desen maruz Au hesaplayarak numunenin kaplama alanını belirlemek, daha sonra çökelme hızını ayarlamak için kullanılan birincil değişken istenen akım yoğunluğu, güncel hesaplar. </li><li> uygulanan akım yoğunluğu ile belirlenir kaplama oranı kullanılarak istenilen ızgara kalınlığı ulaşmak için kaplama zamanı hesaplayın. </li><li> Yaklaşık yarım toplam kaplama kez bir katot ve plaka gibi davranan, örnek üzerinde belirlenen akımı uygulamak için DC güç kaynağı açın. </li><li> Adım 2.8.1 kullanılan aynı yöntemi kullanarak kaplama kalınlığını ölçün. </li><li> dikkate adım 2.8.6 ölçülen kaplama yüksekliği alarak, istenen ızgara kalınlığa PMMA kalıp ve elektrolizle içine Au electroplate için DC güç kaynağı açın. </li></ol></li><li> örnek daldırarak ısıtılmış çözücü kullanılarak polimer kalıp çıkarmak. Sonra bir optika ile kontroll mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ızgara periyoduna, görev döngüsü ve ızgara kalınlığı onaylamak için. NOT: Deney başlamadan önce iki 2-D dama faz ızgaralar (deney için bir tane ve bir yedek olarak bir) hazır, birkaç gün var. </li></ol> Sinkrotron Tesisinde 3. Deney Kurulum ve Hizalama <ol><li> Faz ızgara maçları istenen değere X-ışını enerjisini ya da dalga boyunu ayarlamak için beamline bilim adamı isteyin. APS 1-BM beamline rutin olarak kullanılan X-ışını enerjileri 6 ve 28 keV arasında bulunmaktadır. Bu durumda, ayar 18 keV foton enerjisi. </li><li> Dedektör sistemi için istenilen objektif lens seçin. Burada, 6.45 × 6.45 mikron 2 piksel boyutu 1.392 × 1.040 görüntüleme piksel ile bir CoolSnap HQ2 CCD dedektör kullanın. En küçük girişim desenini gidermek için, AT planı Neofluar 10 × objektif kullanın. büyütme dahil detektör sisteminin etkin piksel boyutumikroskobik hedefi etkisi dolayısıyla 0.64 mm. Tahmini uzamsal çözünürlük nedeniyle detektör sisteminin nokta dağılım fonksiyonu esas olan, yaklaşık 2 mm. </li><li> mercekten &#39;çalışma mesafesi&#39; de sintilatör (kalın Lutesyumu-itriyum oxyorthosilicate, 150 mikron) yerleştirin, detektör sisteminin odak kaba ayarlamak için (~ kullanılan sistem için 5,2 mm). İlk başta, bir pico-motor kullanılarak ayarlanır scintillator pozisyonu olarak &#39;sürekli modda&#39; başlığı altında elde edilen görüntüleri izleyerek ortam ışığı altında odağı ayarlayın. </li><li> Dikey ve yatay aşamaları kiriş merkezine dedektör merkezi hizaya kullanarak, X-ışını içine 2-D dedektörü taşıyın. </li><li> X-ışını içine &#39;faz örneği&#39;, strafor, örneğin bir parça yerleştirin. Faz örnek saçılma desen gözlemlemek ve en yüksek görüntü netliği kadar scintillator konumunu ayarlayarak detektör sisteminin odaklama cezası gerçekleştirin. </li> &lt;/ Ol&gt; 4. Sahne Tutarlılık Ölçümleri <ol><li> kirişin tutarlılık ölçülecek X-ışını içine ızgara 2-B dama yerleştirin. Bu durumda, bükülme manyetik kaynaktan 34 metre mesafededir. </li><li> X-ışını yayılma yönüne dik olarak ızgara 2-B dama fazının düzlemi ayarlayın. </li><li> motorlu aşamaları kullanarak ve dedektör sürekli modda elde edilen görüntülerin bakarak X-ışını için ızgara merkezi. </li><li> Dama tahtası deseni çapraz yönde arzulanan bir enine kiriş yönünde olacak şekilde X-ışını yayılma yönüne (Y) çevresinde en ızgara döndürün. Bu durumda, kiriş yatay ve dikey yönde dama çapraz yön (tercih ölçüm tarifi) hizalayın. İnce ayar, diğer iki eksen (x ve z) etrafında ızgara dönmeler X-ray onun dikeyliğini sağlamak içinhem yatay hem de dikey yönde interferogram dönemlerini maksimize elde edilir kiriş. </li><li> kiriş yayılma yönü boyunca ızgara faz fiziksel olarak mümkün olduğunca yakın dedektör sistemi taşıyın. Bu çalışmada, 43 mm&#39;lik bir mesafe kullanımı. </li><li> girişim deseni en küçük dönemini hesaplayın. Dönem p ızgara π / 2 dama = 4.8 mm sırasıyla = diyagonal ve dama tahtası deseni olmayan çapraz yönlere boyunca 3.4 mikron ve p İçeride ISTV melerin RWMAIWi&#39;nin = 2.4 mikron (en küçük dönemi) p İçeride ISTV melerin RWMAIWi&#39;nin ile bir girişim deseni oluşturur. (1) düzgün bir eğri elde etmek için arada denklem tarafından verilen V θ (d) tepe pozisyonları gerekli veri noktalarının sayısını tahmin edin. </li><li> Her interferogram, bu durumda dört saniye için uygun pozlama süresini seçin. </li><li> Aynı maruz kalma süresi (örneğin, 4 saniye) ile rekor İnterferogramFarklı ızgara-dedektör mesafeleri. ışın yoğunluğu düzeyine bağlı olarak pozlama süresini seçin. Minimum ızgara-dedektör mesafe (43 mm) ile başlayarak, küçük aralıklarla X-ışınını alt detektörü (aşama 4.6 göre belirlenmiş 10 mm) taşımak ve mümkün olan en yüksek grating- kadar her algılayıcı konumu bir interferogram kayıt -dedektör mesafesi (750 mm). </li><li> Aynı maruz kalma süresi (4 saniye) ile koyu çerçeve görüntü elde ancak X-ışını demeti kapatın ve diğer tüm deneysel koşullar aynı tutmak. </li></ol> 5. Veri Analizi NOT: Veri analizi için hiçbir standart yazılım şu anda yok. <ol><li> Seçilen görüntü işleme programı kullanarak, koyu çerçeve resim (ler) ve veri görüntüde okudum. (Ortalama) koyu çerçeve görüntüsü çıkarılarak veri görüntüyü düzeltin. </li><li> Fourier (yatay görünür harmonik akım üretir görüntü düzeltilmiş koyu çerçeve, dönüşümü52 = 0º), dikey (θ = 90º) θ 45 ° ve θ = 135 ° yön = yanı sıra. </li><li> 0 inci sırası zirvesinde merkezli 0 inci sırası harmonik görüntüyü kırpın. Sırasıyla 0 inci ve yatay ve dikey yönde boyunca 1. sipariş zirveleri, arasındaki mesafeler eşit görüntünün uzunluğu ve genişliği. Benzer şekilde, faiz enine yönde boyunca aynı uzunluk ve genişlikte 1. sırası harmonik görüntüleri elde edebilir. </li><li> Fourier kırpılan harmonik görüntüleri (IFT) Transform ters. 1 st IFT görüntünün genliklerinin ortalama oranı bu yönde boyunca görünürlüğünü sağlayan 0 inci sırası harmonik görüntüden IFT görüntünün o herhangi bir enine yönde harmonik görüntü sipariş. birkaç yüksek frekans bileşenleri ölçülen interferogram var ise bu süreç geçerli olduğunu unutmayın. Aksi takdirde, tek bir karşılık gelerek kullanabilirFourier sponding harmonik tepe yoğunlukları yerine adım 5.4 görüntüleri dönüştürmek. ışın sapma nedeniyle, harmonik tepe pozisyonları farklı ızgara-dedektör mesafelerde yavaş yavaş değişecektir. Bu nedenle, &#39;p bir düzeltme, her bir mesafede İçeride ISTV melerin RWMAIWi&#39;nin veya bir zirve bulma süreci gereklidir. </li><li> Farklı ızgara-dedektör mesafelerde tüm ölçülen görüntüler için yineleyin 5,1-5,4 ve her görüntünün görünürlük değeri kaydetmek. </li><li> Izgara-dedektör mesafesinin bir fonksiyonu olarak görüş V İçeride ISTV melerin RWMAIWi&#39;nin (d) çizilir. V İçeride ISTV melerin RWMAIWi&#39;nin (d) doruklarda veri noktaları belirleyin. tam eğrinin daha da iyi Eşitlik (1) tarafından verilen zirve konumları belirlemek için ölçüldü unutmayın. El ile her bir tepe noktasının her iki tarafında en yüksek veri noktası hem de bitişik veri noktaları seçin. </li><li> Seçilen veri noktaları için Gauss uydurma işlevini çizin. Th, θ σ, standart sapma ÖzüE Gauss uydurma fonksiyonu. </li><li> Enine tutarlılık uzunluğu elde, ξ θ kullanılarak <img alt="Denklem 5" src="/files/ftp_upload/53025/53025eq5.jpg" /></li></ol>

<ol>
	<li>Als-Nielsen, J., McMorrow, 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> Elements of Modern X-ray Physics. , (2011).</li><li>Born, M., Wolf, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Principle of Optics. , (1999).</li><li>Lin, J. J. A., 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=Measurement+of+the+Spatial+Coherence+Function+of+Undulator+Radiation+using+a+Phase+Mask.">Measurement of the Spatial Coherence Function of Undulator Radiation using a Phase Mask.</a> Phys. Rev. Lett. 90 (7), 074801 (2003).</li><li>Cloetens, P., Guigay, J. P., De Martino, C., Baruchel, J., Schlenker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fractional+Talbot+imaging+of+phase+gratings+with+hard+X-rays.">Fractional Talbot imaging of phase gratings with hard X-rays.</a> Opt. Lett. 22 (14), 1059-1061 (1997).</li><li>Guigay, J. 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=The+partial+Talbot+effect+and+its+use+in+measuring+the+coherence+of+synchrotron+X-rays.">The partial Talbot effect and its use in measuring the coherence of synchrotron X-rays.</a> J. Synchrotron Rad. 11, 476-482 (2004).</li><li>Kluender, R., Masiello, F., Vaerenbergh, P. V., H&#228;rtwig, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+the+spatial+coherence+of+synchrotron+beams+using+the+Talbot+effect.">Measurement of the spatial coherence of synchrotron beams using the Talbot effect.</a> Phys. Status Solidi A. 206 (8), 1842-1845 (2009).</li><li>Pfeiffer, F., 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=Shearing+Interferometer+for+Quantifying+the+Coherence+of+Hard+X-Ray+Beams.">Shearing Interferometer for Quantifying the Coherence of Hard X-Ray Beams.</a> Phys. Rev. Lett. 94 (1-4), 164801 (2005).</li><li>Marathe, S., 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=Probing+transverse+coherence+of+x-ray+beam+with+2-D+phase+grating+interferometer.">Probing transverse coherence of x-ray beam with 2-D phase grating interferometer.</a> Opt. Express. 22 (12), 14041-14053 (2014).</li><li>Shi, X., 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=Circular+grating+interferometer+for+mapping+transverse+coherence+area+of+X-ray+beams.">Circular grating interferometer for mapping transverse coherence area of X-ray beams.</a> Appl. Phys. Lett. 105 (1-6), 041116 (2014).</li><li>Zanette, I., David, C., Rutishauser, S., Weitkamp, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2D+grating+simulation+for+X-ray+phase-contrast+and+dark-field+imaging+with+a+Talbot+interferometer.">2D grating simulation for X-ray phase-contrast and dark-field imaging with a Talbot interferometer.</a> , 73-79 (2010).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Şekil 5 dört yöne boyunca tahmin edilen enine tutarlılık uzunluğunu gösterir. Açıktır ki, 90 ° yönde 0 ° yönüne göre θ yüksek Karsılık sahiptir. ışın-hattı optik ızgara göreli konumda ışın uyum üzerinde önemsiz bir etkiye sahip olduğundan, ölçülen tutarlılık alanı kaynağı boyut alanı ile ters orantılıdır. Sunulan X-ışını tutarlılık ölçüm tekniği dikey yönde (bakınız Şekil 5) boyunca kendi ana ekseni i...

Böyle ANL, Lemont, IL, ABD (http://www.aps.anl.gov) de APS gibi üçüncü nesil sabit X-ışını sinkrotron radyasyon kaynakları, X-ışını bilimlerin gelişimine muazzam etkileri oldu . Bir senkrotron radyasyonu kaynağı, elektronlar gibi yüklü parçacıklar, dairesel bir yörüngede ışık hızına yakın hareket ettirilir X-ışını dalga boylarında, kızılötesi gelen elektromanyetik radyasyon bir spektrum oluşturur. Bu kaynaklar, yüksek parlaklık, darbeli ve piko-saniye zamanlama yapısı ve geniş mekansal ve zamansal tutarlılık olarak çok benzersiz özelliklere sahiptir. X-ışını mekansal tutarlılık üçüncü ve dördüncü nesil sinkrotron kaynaklarının önemli bir parametre ve bu özelliğin kullanılması dramatik son yirmi yılda 1 üzerinde artmıştır yapma deneyleri sayısıdır. Böyle APS depolama halkası için planlanan Çoklu-bend Achromat (MBA) kafes olarak bu kaynaklardan, gelecekteki yükseltmeleri, dramatik ışın tutarlı akı (http artacak: //www.aps.anl.gov/Upgrade/). X-ışını yüksek zamansal tutarlılık elde etmek için kristal monokromatör kullanılarak ayarlanabilir. sinkrotron kaynaklarının enine tutarlılık nedeniyle deneysel istasyona kaynağından düşük elektron ışını yayma gücüne ve uzun yayılma mesafesi laboratuvar tabanlı X-ışını kaynaklarının önemli ölçüde daha yüksektir. Normalde, Young iğne deliği çift veya çift yarık deneyi girişim saçaklar 2 görünürlük denetim yoluyla kirişin uzamsal tutarlılığı ölçmek için kullanılır. Tam kompleks uygunluk fonksiyonu (CCF) elde etmek için, sistematik olarak ölçümleri, özellikle külfetli ve pratik sert X-ışınları için,, çeşitli ayırmalar, farklı konumlarda yerleştirilmiş iki yarığı olan büyük ihtiyaç vardır. Düzgün Yedek Dizisi (URA) ayrıca maske 3 kayması faz olarak kullanılarak ışın tutarlılık ölçümü için kullanılabilir. teknik tam CCF sağlayabilir rağmenBu model ücretsiz değil. Daha yakın zamanlarda, Talbot etkisine dayalı interferometrik teknikler periyodik nesnelerin kendiliğinden görüntüleme özelliğini kullanarak geliştirilmiştir. Bu interferometreler kiriş enine tutarlılığı 4-9 elde etmek için ızgaranın aşağı birkaç kendini görüntüleme mesafelerde ölçülen interferogram görünürlük faydalanmak. İki ızgara sistemini kullanarak enine tutarlılık ölçümleri de 7 bildirilmektedir. Aynı anda dikey ve yatay yönde boyunca, enine kiriş tutarlılık Haritalama ilk JP Guigay ve arkadaşları tarafından rapor edildi. 5. Dama faz 8 ızgara ile tek ve diğer: Son zamanlarda, Optik Grubu, X-ışını Bilimleri Bölümü (XSD) bilim adamları, APS ışın fazla iki yönde aynı anda iki yöntemleri kullanarak boyunca tutarlılık içte ölçmek için iki yeni teknikler bildirilmiştir dairesel faz 9 ızgara ile. Bu yazıda kuv içindeası, ve veri analizi prosedürleri, 0 ° boyunca eş zamanlı olarak, yatay yöne göre 45 °, 90 ° ve 135 ° yön, kirişin, enine uyum elde etmek için tarif edilmiştir. Ölçümler ızgara dama π / 2 faz ile APS 1-BM beamline de gerçekleştirilmiştir. protokol bölümlerinde listelenen bu tekniğin ayrıntılarını şunlardır: Deney 1) planlaması; 2) ızgara 2-d dama fazın hazırlanması; 3) sinkrotron tesiste deneme kurulumu ve hizalama; 4) tutarlılık ölçümleri yapmak; 5) veri analizi. Buna ek olarak, temsilci sonuçlar tekniği açıklamak için verilmiştir. Bu prosedürler ızgara tasarımı asgari değişikliklerle birçok sinkrotron ışın demetleri de yapılabilir.

<table><tbody><tr><td>1-BM-B bending magnet X-ray source</td><td>Advanced photon Source/ Argonne National Lab</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.aps.anl.gov/Xray_Science_Division/Optics/Beamline/&quot;&gt;http://www.aps.anl.gov/Xray_Science_Division/Optics/Beamline/&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>LYSO Scintillator</td><td>Proteus Inc</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.apace-science.com/proteus/lyso.htm#top&quot;&gt;http://www.apace-science.com/proteus/lyso.htm#top&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>Coolsnap HQ2 CCD detector</td><td>Photometrics</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.photometrics.com/products/ccdcams/coolsnap_hq2.php&quot;&gt;http://www.photometrics.com/products/ccdcams/coolsnap_hq2.php&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>ATC 2000 UHV sputtering deposition system</td><td>AJA International Inc</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.ajaint.com/systems_atc.htm&quot;&gt;http://www.ajaint.com/systems_atc.htm&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>MICROPOSIT S1800 photoresist</td><td>Dow&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MICROPOSIT 351 developer</td><td>Dow&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MA/BA6 lithography system</td><td>SUSS MicroTec</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.suss.com/en/products-solutions/products/mask-aligner/maba6/overview.html&quot;&gt;http://www.suss.com/en/products-solutions/products/mask-aligner/maba6/overview.html&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>Spin coater WS-400-6NPPB</td><td>Laurell Technologies Corporation</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.laurell.com/spin-coater/?model=WS-400-6NPP-LITE&quot;&gt;http://www.laurell.com/spin-coater/?model=WS-400-6NPP-LITE&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>JBX-9300FS electron beam lithography system</td><td>JEOL</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.jeolusa.com/PRODUCTS/PhotomaskDirectWriteLithography/ElectronBeamLithography/JBX-9500FS/tabid/245/Default.aspx&quot;&gt;http://www.jeolusa.com/PRODUCTS/PhotomaskDirectWriteLithography/ElectronBeamLithography/JBX-9500FS/tabid/245/Default.aspx&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>CS-1701 RIE system</td><td>Nordson March</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.nordson.com/EN-US/DIVISIONS/MARCH/PRODUCTS/LEGACY/Pages/CS-1701-Anisotropic-RIE-Plasma-System.aspx&quot;&gt;http://www.nordson.com/EN-US/DIVISIONS/MARCH/PRODUCTS/LEGACY/Pages/CS-1701-Anisotropic-RIE-Plasma-System.aspx&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>Techni Gold 25E</td><td>Technic</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.technic.com/eu/applications/industrial/industrial-chemistry/plating-chemistry&quot;&gt;http://www.technic.com/eu/applications/industrial/industrial-chemistry/plating-chemistry&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>Dektak-8 surface profiler</td><td>Bruker</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://brukersupport.com/ProductDetail/1136&quot;&gt;http://brukersupport.com/ProductDetail/1136&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>MICROPOSIT 1165 remover</td><td>Dow&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

measurement of x-ray beam coherence along multiple directions using 2-d checkerboard phase grating

bir teknik bir prosedür rendeleme interferometre bildirilen tek faz kullanılarak senkrotron radyasyonu X-ışını kaynakları enine uyum ölçmek. Ölçümler Argonne Ulusal Laboratuvarı&#39;nda Gelişmiş Foton Kaynağı (APS) (ANL) 1-BM bükme mıknatıs beamline de saptandı. 2-B dama tahtası π / 2 faz değişimi ızgara kullanarak enine uygun uzunluklarda dikey ve yatay yönleri boyunca hem de yatay yönde 45 ° ve 135 ° yönleri boyunca elde edilmiştir. Bu yazıda belirtilen teknik ayrıntıları ardından İnterferogram ışın yayılma yönü boyunca ızgara fazın aşağı farklı pozisyonlarda ölçüldü. Her interferogram görünürlüğü değerleri Fourier Dönüştürülmüş görüntüde harmonik zirveleri analiz çıkarıldı. Sonuç olarak, her yönde tutarlılık uzunluğunun bir fonksiyonu olarak görünürlük evrimi elde edilebilir ızgara-to-DETECtor mesafe. tutarlılık eş zamanlı ölçümü dört yol tarifi Gauss şeklinde X-ışını kaynağının tutarlılık alanının eliptik şekil tanımlanmasına yardım uzunlukları. Birden yönlü tutarlılık karakterizasyonu için bildirilen Tekniğe uygun numune boyutunu ve yönlendirmesini seçmek yanı sıra uyum saçılma deneylerde kısmi tutarlılık etkilerini ortadan kaldırmak için önemlidir. Bu teknik aynı zamanda X-ışını optik tutarlılık koruyucu özelliklerini değerlendirmek için uygulanabilir.

Detaylı deneysel ve simülasyon sonuçları başka yerde 8 bulunamadı iken, bu bölüm sadece yukarıdaki ölçüm ve veri analizi prosedürleri göstermek için sonuçlar seçilen gösterir. 1 APS 1-BM-B beamline de deney düzeneği temsil Şekil. Kiriş boyutu bükme manyetik kaynaktan çift Kristal Monokromatör (DCM) ve 25 m yukan yerleştirilmiş bir 1 x 1 ila 2 mm yarığı ile tarif edilir. DCM 18 keV çıktı foton enerjisine ayarlanmıştır. X-ışını...

Watch this Scientific Journal Video about Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating at JoVE.com

Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating

Ölçüm protokolü ve veri analizi yöntemi, aynı anda ızgaranın tek 2-B dama faz kullanılarak dört yöne boyunca bir senkrotron radyasyonu X-ışını kaynağı enine uyum elde etmek için verilmiştir. Bu basit teknik X-ışını kaynakları ve X-ışını optik tam enine tutarlılığı karakterizasyonu için uygulanabilir.

2-D Dama Faz GRATING kullanarak birden çok Directions boyunca X-ışını Işın Tutarlılık Ölçümü

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is ...

measurement-x-ray-beam-coherence-along-multiple-directions-using-2-d

Research

JoVE Journal

Engineering

9.6K Görüntüleme.  Argonne National Laboratory.  Ölçüm protokolü ve veri analizi yöntemi, aynı anda ızgaranın tek 2-B dama faz kullanılarak dört yöne boyunca bir senkrotron radyasyonu X-ışını kaynağı enine uyum elde etmek için verilmiştir. Bu basit teknik X-ışını kaynakları ve X-ışını optik tam enine tutarlılığı karakterizasyonu için uygulanabilir. 

Video: Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating

Measurement of Coherence Decay in GaMnAs Using Femtosecond Four-wave Mixing

The application of femtosecond four-wave mixing to the study of fundamental properties of diluted magnetic semiconductors ((s,p)-d hybridization, spin-flip scattering) is described, using experiments on GaMnAs as a prototype III-Mn-V system.&#160; Spectrally-resolved and time-resolved experimental configurations are described, including the use of zero-background autocorrelation techniques for pulse optimization.&#160; The etching process used to prepare GaMnAs samples for four-wave mixing experiments is also highlighted.&#160; The high temporal resolution of this technique, afforded by the use of short (20 fsec) optical pulses, permits the rapid spin-flip scattering process in this system to be studied directly in the time domain, providing new insight into the strong exchange coupling responsible for carrier-mediated ferromagnetism.&#160; We also show that spectral resolution of the four-wave mixing signal allows one to extract clear signatures of (s,p)-d hybridization in this system, unlike linear spectroscopy techniques.&#160;&#160; This increased sensitivity is due to the nonlinearity of the technique, which suppresses defect-related contributions to the optical response. This method may be used to measure the time scale for coherence decay (tied to the fastest scattering processes) in a wide variety of semiconductor systems of interest for next generation electronics and optoelectronics.

The technique of femtosecond four-wave mixing is described, including spectrally-resolved and time-resolved configurations. We illustrate the utility of this technique for the investigation of crucial physical properties in the III-V diluted magnetic semiconductors, afforded by its nonlinearity and high temporal resolution.

The application of femtosecond four-wave mixing to the study of fundamental properties of diluted magnetic semiconductors ((s,p)-d hybridization, ...

Mühendislik

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform Poly(N-isopropylacrylamide) Microgels

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this work, we use single particle tracking of fluorescently labeled PNIPAM microgels as a showcase for tuning microgel size by a rapid non-stirred precipitation polymerization procedure. This approach is well suited for prototyping new reaction compositions and conditions or for applications that do not require large amounts of product. Microgel synthesis, particle size and structure determination by dynamic and static light scattering are detailed in the protocol. It is shown that the addition of functional comonomers can have a large influence on the particle nucleation and structure. Single particle tracking by wide-field fluorescence microscopy allows for an investigation of the diffusion of labeled tracer microgels in a concentrated matrix of non-labeled microgels, a system not easily investigated by other methods such as dynamic light scattering.

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform PolyN-isopropylacrylamide Microgels

Non-stirred precipitation polymerization provides a rapid, reproducible prototyping approach to the synthesis of stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) microgels of narrow size distribution. In this protocol synthesis, light scattering characterization and single particle fluorescence tracking of these microgels in a wide-field microscopy setup are demonstrated.

Kontrollü Sentezi ve yüksek Düzgün Poli Floresan Takibi (<em&gt; K</em&gt; -isopropylacrylamide) Mikrojeller

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this ...

Kimya

Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit manipulation, and integrated single-photon detectors. Here, we present the key aspects of preparing and testing a silicon photonic quantum chip with an integrated photon source and two-photon interferometer. The most important aspect of an integrated quantum circuit is minimizing loss so that all of the generated photons are detected with the highest possible fidelity. Here, we describe how to perform low-loss edge coupling by using an ultra-high numerical aperture fiber to closely match the mode of the silicon waveguides. By using an optimized fusion splicing recipe, the UHNA fiber is seamlessly interfaced with a standard single-mode fiber. This low-loss coupling allows the measurement of high-fidelity photon production in an integrated silicon ring resonator and the subsequent two-photon interference of the produced photons in a closely integrated Mach-Zehnder interferometer. This paper describes the essential procedures for the preparation and characterization of high-performance and scalable silicon quantum photonic circuits.

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum systems. Presented here is a method for preparing and testing a silicon photonic chip for quantum measurements.

Silikon Halka Rezonatörü Foton Kaynak Kuantum Girişim ölçümü

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit ...

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as aqueous solutions and biomaterials, with fast acquisition times. Here, we discuss the assembly and operation of a Brillouin spectrometer that uses stimulated Brillouin scattering (SBS) to measure stimulated Brillouin gain (SBG) spectra of water and lipid emulsion-based tissue-like samples in transmission mode with &lt;10 MHz spectral-resolution and &lt;35 MHz Brillouin-shift measurement precision at &lt;100 ms. The spectrometer consists of two nearly counter-propagating continuous-wave (CW) narrow-linewidth lasers at 780 nm whose frequency detuning is scanned through the material Brillouin shift. By using an ultra-narrowband hot rubidium-85 vapor notch filter and a phase-sensitive detector, the signal-to-noise-ratio of the SBG signal is significantly enhanced compared to that obtained with existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables measurement of SBG spectra with up to 100-fold faster acquisition times, thereby facilitating high spectral-resolution and high-precision Brillouin analysis of soft materials at high speed.

We describe the construction of a rapid continuous-wave-stimulated-Brillouin-scattering (CW-SBS) spectrometer. The spectrometer employs single-frequency diode-lasers and an atomic vapor notch-filter to acquire transmission spectra of turbid/non-turbid samples with high spectral-resolution at speeds up to 100-fold faster than those of existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables high-speed Brillouin material analysis.

Yüksek hızda sürekli uyarılan Brillouin saçılma Spektrometre için malzeme analizi

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

Generation and Coherent Control of Pulsed Quantum Frequency Combs

We present a method for the generation and coherent manipulation of pulsed quantum frequency combs. Until now, methods of preparing high-dimensional states on-chip in a practical way have remained elusive due to the increasing complexity of the quantum circuitry needed to prepare and process such states. Here, we outline how high-dimensional, frequency-bin entangled, two-photon states can be generated at a stable, high generation rate by using a nested-cavity, actively mode-locked excitation of a nonlinear micro-cavity. This technique is used to produce pulsed quantum frequency combs. Moreover, we present how the quantum states can be coherently manipulated using standard telecommunications components such as programmable filters and electro-optic modulators. In particular, we show in detail how to accomplish state characterization measurements such as density matrix reconstruction, coincidence detection, and single photon spectrum determination. The presented methods form an accessible, reconfigurable, and scalable foundation for complex high-dimensional state preparation and manipulation protocols in the frequency domain.

A protocol is presented for the practical generation and coherent manipulation of high-dimensional frequency-bin entangled photon states using integrated micro-cavities and standard telecommunications components, respectively.

Üretimi ve tutarlı Pulsed kuantum frekansı Combs kontrolünü

We present a method for the generation and coherent manipulation of pulsed quantum frequency combs. Until now, methods of preparing high-dimensional ...

Highly Resolved Intravital Striped-illumination Microscopy of Germinal Centers

Monitoring cellular communication by intravital deep-tissue multi-photon microscopy is the key for understanding the fate of immune cells within thick tissue samples and organs in health and disease. By controlling the scanning pattern in multi-photon microscopy and applying appropriate numerical algorithms, we developed a striped-illumination approach, which enabled us to achieve 3-fold better axial resolution and improved signal-to-noise ratio, i.e. contrast, in more than 100 &#181;m tissue depth within highly scattering tissue of lymphoid organs as compared to standard multi-photon microscopy. The acquisition speed as well as photobleaching and photodamage effects were similar to standard photo-multiplier-based technique, whereas the imaging depth was slightly lower due to the use of field detectors. By using the striped-illumination approach, we are able to observe the dynamics of immune complex deposits on secondary follicular dendritic cells &#8211; on the level of a few protein molecules in germinal centers.

High-resolution intravital imaging with enhanced contrast up to 120 &#181;m depth in lymph nodes of adult mice is achieved by spatially modulating the excitation pattern of a multi-focal two-photon microscope. In 100 &#181;m depth we measured resolutions of 487 nm (lateral) and 551 nm (axial), thus circumventing scattering and diffraction limits.

Germinal Merkezleri derece Çözülmüş Intravital Çizgili-aydınlatma Mikroskopi

Monitoring cellular communication by intravital deep-tissue multi-photon microscopy is the key for understanding the fate of immune cells within thick ...

İmmünoloji ve Enfeksiyon

Shaping the Amplitude and Phase of Laser Beams by Using a Phase-only Spatial Light Modulator

The aim of this article is to visually demonstrate the utilization of an interferometric method for encoding complex fields associated with coherent laser radiation. The method is based on the coherent sum of two uniform waves, previously encoded into a phase-only spatial light modulator (SLM) by spatial multiplexing of their phases. Here, the interference process is carried out by spatial filtering of light frequencies at the Fourier plane of certain imaging system. The correct implementation of this method allows arbitrary phase and amplitude information to be retrieved at the output of the optical system.
It is an on-axis, rather than off-axis encoding technique, with a direct processing algorithm (not an iterative loop), and free from coherent noise (speckle). The complex field can be exactly retrieved at the output of the optical system, except for some loss of resolution due to the frequency filtering process. The main limitation of the method might come from the inability to operate at frequency rates higher than the refresh rate of the SLM. Applications include, but are not limited to, linear and non-linear microscopy, beam shaping, or laser micro-processing of material surfaces.

We show how to encode the complex field of laser beams by using a single phase element. A common-path interferometer is employed to mix the phase information displayed into a phase-only spatial light modulator to finally retrieve the desired complex field pattern at the output of an optical imaging system.

Genlik ve lazer ışınları aşaması bir salt faz mekansal ışık modülatörü kullanarak şekillendirme

The aim of this article is to visually demonstrate the utilization of an interferometric method for encoding complex fields associated with coherent laser ...

X-ray Beam Induced Current Measurements for Multi-Modal X-ray Microscopy of Solar Cells

X-ray beam induced current (XBIC) measurements allow mapping of&#160;the nanoscale performance of electronic devices such as solar cells. Ideally, XBIC is employed simultaneously with other techniques within a multi-modal X-ray microscopy approach. An example is given herein combining XBIC with X-ray fluorescence to enable point-by-point correlations of the electrical performance with chemical composition. For the highest signal-to-noise ratio in XBIC measurements, lock-in amplification plays a crucial role. By this approach, the X-ray beam is modulated by an optical chopper upstream of the sample. The modulated X-ray beam induced electrical signal is amplified and demodulated to the chopper frequency using a lock-in amplifier. By optimizing low-pass filter settings, modulation frequency, and amplification amplitudes, noise can efficiently be suppressed for the extraction of a clear XBIC signal. A similar setup can be used to measure the X-ray beam induced voltage (XBIV). Beyond standard XBIC/XBIV measurements, XBIC can be measured with bias light or bias voltage applied such that outdoor working conditions of solar cells can be reproduced during in-situ and operando measurements. Ultimately, the multi-modal and multi-dimensional evaluation of electronic devices at the nanoscale enables new insights into the complex dependencies between composition, structure, and performance, which is an important step towards solving the materials&#39; paradigm.

A setup for X-ray beam induced current measurements at synchrotron beamlines is described. It unveils the nanoscale performance of solar cells and extends the suite of techniques for multi-modal X-ray microscopy. From wiring to signal-to-noise optimization, it is shown how to perform state-of-the-art XBIC measurements at a hard X-ray microprobe.

Güneş Pillerinin Çok Modal X-ışını Mikroskobu için X-ışını Indüklenen Akım Ölçümleri

X-ray beam induced current (XBIC) measurements allow mapping of&#160;the nanoscale performance of electronic devices such as solar cells. Ideally, XBIC is ...

Spectral and Angle-Resolved Magneto-Optical Characterization of Photonic Nanostructures

Photonic crystals are periodic nanostructures that can support a variety of confined electromagnetic modes. Such confined modes are usually accompanied by local enhancement of electric field intensity that strengthens light-matter interactions, enabling applications such as surface-enhanced Raman scattering (SERS) and surface plasmon enhanced sensing. In the presence of magneto-optically active materials, the local field enhancement gives rise to anomalous magneto-optical activity. Typically, the confined modes of a given photonic crystal depend strongly on the wavelength and incidence angle of the incident electromagnetic radiation. Thus, spectral and angular-resolved measurements are needed to fully identify them as well as to establish their relationship with the magneto-optical activity of the crystal. In this article, we describe how to use a Fourier-plane (back focal plane) microscope to characterize magneto-optically active samples. As a model system, here we use a plasmonic grating built out of magneto-optically active Au/Co/Au multilayer. In the experiments, we apply a magnetic field on the grating in situ and measure its reciprocal space response, obtaining the magneto-optical response of the grating over a range of wavelengths and incident angles. This information enables us to build a complete map of the plasmonic band structure of the grating and the angle and wavelength dependent magneto-optical activity. These two images allow us to pinpoint the effect that the plasmon resonances have on the magneto-optical response of the grating. The relatively small magnitude of magneto-optical effects requires a careful treatment of the acquired optical signals. To this end, an image processing protocol for obtaining magneto-optical response from the acquired raw data is laid out.

Photonic band structure enables understanding how confined electromagnetic modes propagate within a photonic crystal. In photonic crystals that incorporate magnetic elements, such confined and resonant optical modes are accompanied by enhanced and modified magneto-optical activity. We describe a measurement procedure to extract the magneto-optical band structure by Fourier space microscopy.

Fotonik Nanoyapıların Spektral ve Açı Çözümlü Manyeto-Optik Karakterizasyonu

Photonic crystals are periodic nanostructures that can support a variety of confined electromagnetic modes. Such confined modes are usually accompanied by ...

Characterization of SiN Integrated Optical Phased Arrays on a Wafer-Scale Test Station

Optical phased arrays (OPAs) can produce low-divergence laser beams and can be used to control the emission angle electronically without the need for moving mechanical parts. This technology is particularly useful for beam steering applications. Here, we focus on OPAs integrated into SiN photonic circuits for a wavelength in the near infrared. A characterization method of such circuits is presented, which allows the output beam of integrated OPAs to be shaped and steered. Furthermore, using a wafer-scale characterization setup, several devices can easily be tested across multiple dies on a wafer. In this way, fabrication variations can be studied, and high-performance devices identified. Typical images of OPA beams are shown, including beams emitted from OPAs with and without a uniform waveguide length, and with varying numbers of channels. In addition, the evolution of output beams during the phase optimization process and beam steering in two dimensions is presented. Finally, a study of the variation in the beam divergence of identical devices is performed with respect to their position on the wafer.

Here, we describe the operation of a SiN integrated photonic circuit containing optical phased arrays. The circuits are used to emit low divergence laser beams in the near infrared and steer them in two dimensions.

Gofret Ölçekli Test İstasyonunda SiN Entegre Optik Fazlı Dizilerin Karakterizasyonu

Optical phased arrays (OPAs) can produce low-divergence laser beams and can be used to control the emission angle electronically without the need for ...