Name: development of whispering gallery mode polymeric micro-optical electric field sensors
Uploaded: 2013-01-29T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Development of Whispering Gallery Mode Polymeric Micro-optical Electric Field Sensors at JoVE.com

ويرعى هذا البحث من قبل الوكالة الأميركية مشاريع البحوث المتقدمة الدفاعية تحت مراكز بحوث في الهندسة المتكاملة الضوئيات (الشفرات) برنامج مع الدكتور سكوت رودجرز J. كمدير للمشروع. المعلومات الواردة في هذا التقرير لا تعبر بالضرورة عن موقف أو ينبغي أن يستدل سياسة حكومة الولايات المتحدة وليس موافقة رسمية.

1. PDMS المكروية إعداد (المجال الأول) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم خلط Polydimethylsiloxane (PDMS) قاعدة وكيل علاج مع نسبة حجم 60:1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حبلا من الألياف البصرية السيليكا، حوالي 2 سم طويلة، وتجريد الأول من الكسوة وحدة اللدائن باستخدام متج?...

<ol>
	<li>von Klitzing, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable+whispering+gallery+modes+for+spectroscopy+and+CQED+experiments.">Tunable whispering gallery modes for spectroscopy and CQED experiments.</a> New journal of physics. 3, 14.1-14.14 (2001).</li><li>Cai, M., Painter, O., Vahala, K. J., Sercel, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber-coupled+microsphere+laser.">Fiber-coupled microsphere laser.</a> Optics letters. 25 (19), 1430-1432 (2000).</li><li>Tapalian, H. C., Laine, J. P., Lane, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermooptical+switches+using+coated+microsphere+resonators.">Thermooptical switches using coated microsphere resonators.</a> IEEE photonics technology letters. 14 (8), 1118-1120 (2002).</li><li>Little, B. E., Chu, S. T., Haus, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microring+resonator+channel+dropping+filters.">Microring resonator channel dropping filters.</a> Journal of lightwave technology. 15, 998-1000 (1997).</li><li>Offrein, B. J., Germann, R., Horst, F., Salemink, H. W. M., Beyerl, R., Bona, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resonant+coupler-based+tunable+add-after-drop+filter+in+silicon-oxynitride+technology+for+WDM+networks.">Resonant coupler-based tunable add-after-drop filter in silicon-oxynitride technology for WDM networks.</a> IEEE journal of selected topics in quantum electronics. 5, 1400-1406 (1999).</li><li>Ilchenko, V. S., Volikov, P. 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=Strain+tunable+high-Q+optical+microsphere+resonator.">Strain tunable high-Q optical microsphere resonator.</a> Optics communications. 145, 86-90 (1998).</li><li>Arnold, S., Khoshsima, M., Teraoka, I., Holler, S., Vollmer, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shift+of+whispering-gallery+modes+in+microspheres+by+protein+adsorption.">Shift of whispering-gallery modes in microspheres by protein adsorption.</a> Optics. 28 (4), 272-274 (2003).</li><li>Rosenberger, A. T., Rezac, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whispering-gallery+mode+evanescent-wave+microsensor+for+trace-gas+detection.">Whispering-gallery mode evanescent-wave microsensor for trace-gas detection.</a> Proceedings of SPIE. 4265, 102-112 (2001).</li><li>Ioppolo, T., Das, N., &#214;t&#252;gen, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whispering+gallery+modes+of+microspheres+in+the+presence+of+a+changing+surrounding+medium:+A+new+ray-tracing+analysis+and+sensor+experiment.">Whispering gallery modes of microspheres in the presence of a changing surrounding medium: A new ray-tracing analysis and sensor experiment.</a> Journal of applied physics. 107, 103105 (2010).</li><li>Ioppolo, T., Ayaz, U. K., &#214;t&#252;gen, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+force+sensor+based+on+morphology+dependent+optical+resonances+of+polymeric+spheres.">High-resolution force sensor based on morphology dependent optical resonances of polymeric spheres.</a> Journal of applied physics. 105 (1), 013535 (2009).</li><li>Ioppolo, T., Kozhevnikov, M., Stepaniuk, V., &#214;t&#252;gen, M. V., Sheverev, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-optical+force+sensor+concept+based+on+whispering+gallery+mode+resonances.">Micro-optical force sensor concept based on whispering gallery mode resonances.</a> Applied optics. 47 (16), 3009-3014 (2008).</li><li>Ioppolo, T., &#214;t&#252;gen, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pressure+tuning+of+whispering+gallery+mode+resonators.">Pressure tuning of whispering gallery mode resonators.</a> Journal of optical society of America B. 24 (10), 2721-2726 (2007).</li><li>Ioppolo, T., &#214;t&#252;gen, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+acceleration+on+the+morphology+dependent+optical+resonances+of+spherical+resonators.">Effect of acceleration on the morphology dependent optical resonances of spherical resonators.</a> Journal of optical society of America B. 28, 225-227 (2011).</li><li>Ayaz, U. K., Ioppolo, T., &#214;t&#252;gen, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wall+shear+stress+sensor+based+on+the+optical+resonances+of+dielectric+microspheres.">Wall shear stress sensor based on the optical resonances of dielectric microspheres.</a> Measurement science and technology. 22, 075203 (2011).</li><li>Ioppolo, T., Ayaz, U. K., &#214;t&#252;gen, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+of+whispering+gallery+modes+of+spherical+resonators+using+an+external+electric+field.">Tuning of whispering gallery modes of spherical resonators using an external electric field.</a> Optics express. 17 (19), 16465-16479 (2009).</li><li>Ioppolo, T., Stubblefield, J., &#214;t&#252;gen, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+field-induced+deformation+of+polydimethylsiloxane+polymers.">Electric field-induced deformation of polydimethylsiloxane polymers.</a> Journal of applied physics. 112, 044906 (2012).</li><li>Manzo, M., Ioppolo, T., Ayaz, U. K., LaPenna, V., &#214;t&#252;gen, M. V. <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+wall+pressure+sensor+for+fluid+mechanics+applications.">A photonic wall pressure sensor for fluid mechanics applications.</a> Review of scientific instrumentation. 83, 105003 (2012).</li></ol>

وpoled في البداية المجالات من خلال ربط الأقطاب إلى الجهد DC العرض عالية. في نهاية مدة poling، يتم قطع يؤدي الكهربائي من امدادات التيار الكهربائي DC وتوصيلها إلى مولد وظيفة على النحو المبين في الشكل 4. النتائج المقدمة في أرقام 5 إلى 8 تبين أن الحقول الكهربائي?...

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td></td><td> شركة </td><td> كتالوج رقم </td><td> التعليقات (اختياري) </td></tr><tr><td> PDMS </td><td> داو كورنينج </td><td> Sylgard 184 </td><td></td></tr><tr><td> السيليكا الألياف </td><td> مبيعات الألياف الصك </td><td> E-FIS-37AP15 </td><td></td></tr><tr><td> تيتانات الباريوم (BaTiO 3) النانوية </td><td> سيغما الدريتش </td><td> 467634-100G </td><td></td></tr><tr><td> الليزر المراقب </td><td> ILX الخفيفه </td><td> LDC-3724B </td><td></td></tr><tr><td> DFB الليزر </td><td> AGERE </td><td> AGERE 2300 </td><td> 1،310 الطول الموجي المركزية ميكرومتر </td></tr><tr><td> الثنائي الضوئي </td><td> Thorlabs </td><td> PDA10CS </td><td></td></tr><tr><td> A بطاقة D / </td><td> الصكوك الوطنية </td><td> PXI 6115 </td><td></td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

development of whispering gallery mode polymeric micro-optical electric field sensors

وقد تلقى وسائط بصرية من تجاويف الصغيرة عازلة اهتماما كبيرا في السنوات الأخيرة لإمكاناتهم في مجموعة واسعة من التطبيقات. ويشار في كثير من الأحيان وسائط البصرية على أنها &quot;وسائط معرض يهمس&quot; (WGM) أو &quot;الأصداء مورفولوجيا المستقلة&quot; (MDR)، ويحمل عالية الجودة العوامل البصرية. بعض التطبيقات المقترحة من الدقيقة تجويف بصري مرنانات هي في التحليل الطيفي 1، الصغيرة تجويف تكنولوجيا الليزر 2، الاتصالات البصرية 3-6 وكذلك تكنولوجيا الاستشعار. تطبيقات الاستشعار WGM القائم تشمل تلك الأحياء في 7، تتبع الكشف عن الغاز 8، والكشف عن الشوائب في السوائل 9. أجهزة الاستشعار الميكانيكية بناء على مرنانات المكروية كما تم اقتراح، بما في ذلك تلك القوة ل10،11، ضغط 12، 13 و تسارع الجدار القص الإجهاد 14. في الوقت الحاضر، ونحن يبرهن على وجود WGM المستندة إلى الاستشعار الحقل الكهربائي، الذي يستند ستودي رسائلنا السابقةوفاق 15،16. تطبيق مرشح لهذا المستشعر هو في الكشف عن إمكانات العمل العصبية. ويستند جهاز استشعار المجال الكهربائي على البوليمرية المجهرية عازلة متعددة الطبقات. مجال كهربائي خارجي يدفع سطح الجسم والقوات على الأجواء (تأثير electrostriction) مما يؤدي إلى تشوه مرن. هذا التغيير في التشكل من المجالات، ويؤدي إلى تحولات في WGM. يتم استجواب الكهربائية التي يسببها مجال التحولات WGM بوسائط البصرية المثيرة للأجواء ضوء الليزر. الضوء من تغذية مرتدة توزيع (DFB) الليزر (الطول الموجي 1.3 ميكرومتر الاسمية لل~) هو جنبا إلى جانب المجهرية باستخدام القسم مدبب من الألياف البصرية واحد وضع. المادة الأساسية من المجالات هو polydimethylsiloxane (PDMS). وتستخدم هندستها المكروية ثلاثة: (1) PDMS المجال مع نسبة 60:1 من قاعدة الحجمي إلى علاج خليط الوكيل، (2) المجال طبقة متعددة مع 60:1 PDMS الأساسية، من أجل زيادة ثابت العزل الكهربائي من الالمجال الإلكتروني، وطبقة وسطى من PDMS 60:1 أن يتم خلط مع كميات متفاوتة (2٪ إلى 10٪ من حيث الحجم) من تيتانات الباريوم وطبقة خارجية من PDMS 60:1 و (3) السيليكا الصلبة المغلفة المجال بطبقة رقيقة من قاعدة PDMS غير مخمر. في كل نوع من أجهزة الاستشعار، ويقترن ضوء الليزر من الألياف مدبب في الطبقة الخارجية التي توفر عالية الجودة البصرية عامل WGM (Q ~ 10 6). وpoled والمجهرية لعدة ساعات في المجالات الكهربائية من MV 1 ~ / م لزيادة حساسيتها للمجال الكهربائي.

هو متحمس لوضع الضوئية (WGM) للكرة من قبل ضوء الليزر الضوئية عند طول مسار سافر على ضوء عدد صحيح متعددة من الطول الموجي ليزر. لترتيب هو موضح في الشكل 3، وطول مسار بصري 2πrn، حيث n و r هي معامل الانكسار ونصف قطر الكرة، على التوالي. باستخدام هندسية البصريات تق...

Watch this Scientific Journal Video about Development of Whispering Gallery Mode Polymeric Micro-optical Electric Field Sensors at JoVE.com

Development of Whispering Gallery Mode Polymeric Micro-optical Electric Field Sensors

وقد تم تطوير جهاز استشعار عالية الحساسية الضوئية الدقيقة للكشف عن المجال الكهربائي. أجهزة الاستشعار البصرية وسائط يستغل لكرة عازلة. التغيرات في المجال الكهربائي الخارجي التشويش على التشكل المجال مما يؤدي إلى تحولات في أوضاع لها البصرية. يتم قياس شدة المجال الكهربائي من خلال رصد هذه التحولات البصرية.

تطوير يهمس معرض البوليمرية وضع مايكرو البصرية مجسات المجال الكهربائي

Optical modes of dielectric micro-cavities have received significant attention in recent years for their potential in a broad range of applications. The ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Microwave Photonics Systems Based on Whispering-gallery-mode Resonators

ميكروويف أنظمة الضوئيات بناء على الرنانون توشوش-معرض واسطة

Microwave photonics systems rely fundamentally on the interaction between microwave and optical signals. These systems are extremely promising for various ...

Real-Time DC-dynamic Biasing Method for Switching Time Improvement in Severely Underdamped Fringing-field Electrostatic MEMS Actuators

في الوقت الحقيقي DC-ديناميكية لتبديل طريقة يتحامل تحسين الوقت في Underdamped بشدة التهديب الميدان كهرباء MEMS المحركات

Mechanically underdamped electrostatic fringing-field MEMS actuators are well known for their fast switching operation in response to a unit step input ...

Characterization of Anisotropic Leaky Mode Modulators for Holovideo

توصيف متباين الخواص راشح الوضع المغيرون في الموجة الكهرومغناطيسية للHolovideo

Holovideo displays are based on light-bending spatial light modulators.  One such spatial light modulator is the anisotropic leaky mode modulator.  This ...

Stimulated Stokes and Antistokes Raman Scattering in Microspherical Whispering Gallery Mode Resonators

حفز ستوكس وAntistokes رامان التشتت في Microspherical يهمس معرض الوضع الرنين

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres ...

Fiber Optic Distributed Sensors for High-resolution Temperature Field Mapping

الألياف البصرية مجسات الموزعة لعالية الدقة لرسم الخرائط درجة الحرارة الميدان

The reliability of computational fluid dynamics (CFD) codes is checked by comparing simulations with experimental data. A typical data set consists ...

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

المركبات ذات البنية النانومترية حج-الزيوليت كما مجسات الرطوبة أساس التلألؤ،

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

المجال الكهربائي لسيطرة الدول الإلكترونية في نانوديفيسيس2 WS بالكهرباء النابضة

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape ...

Ultrasonic Fatigue Testing in the Tension-Compression Mode

الموجات فوق الصوتية التعب الاختبار في وضع ضغط التوتر

Ultrasonic fatigue testing is one of a few methods which allow investigating fatigue properties in the ultra-high cycle region. The method is based on ...

Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7&#8722;&#948;/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 (STO) Single-crystal Substrates

Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7ÃƒÆ’Ã‚Â¢Ãƒâ€¹Ã¢â‚¬Â 'ÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Â´/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 STO Single-crystal Substrates

تردد الراديو ماغي اﻷخرق جدبا2Cu3س7−δ/La0.67ريال0.33منو3 بلير شبه أفلام على ركائز واحدة-كريستال3 (ستو) سرتيو

Here, we demonstrate a method of coating ferromagnetic La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) nanoparticles on (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by radio ...

Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors

الهجين الطباعة لتصنيع أجهزة الاستشعار الذكية

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, ...