Name: fabrication and testing of microfluidic optomechanical oscillators
Uploaded: 2014-05-29T14:00:00
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This work was funded by Startup funding from the University of Illinois at Urbana-Champaign, DARPA ORCHID program through a grant from AFOSR, the National Science Foundation through grant CMMI-1265164, and the National Science Foundation Graduate Research Fellowship program. We acknowledge enlightening discussions with Prof. Jack Harris, Prof. Pierre Meystre, Dr. Matt Eichenfield, Prof. Taher Saif, and Prof. Rashid Bashir.

매우 높은 Q 미세 유체 공진기의 1. 제작 <ol><li> 모세관 제조 설치 준비 <ol><li> 다음과 같은 방법으로 미세 유체 광 기계 공진기를 제작 -. 10.6 미크론 파장에서 약 10 CO 2 레이저 방사선의 W와 유리 모세관 프리폼을 열, 동력 변환 단계를 이용하여 선형으로 가열 된 모세관을 끌어도 1을 선형 변환의 구성을 나타낸다 단, 레이저, 그리고 당기는 과정 전에 모세관 프리폼의 위치. </...

<ol>
	<li>Carmon, T., Rokhsari, H., Yang, L., Kippenberg, T., Vahala, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+Behavior+of+Radiation-Pressure-Induced+Vibrations+of+an+Optical+Microcavity+Phonon+Mode.">Temporal Behavior of Radiation-Pressure-Induced Vibrations of an Optical Microcavity Phonon Mode.</a> Physical Review Letters. 94 (22), (2005).</li><li>Rokhsari, H., Kippenberg, T., Carmon, T., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiation-pressure-driven+micro-mechanical+oscillator.">Radiation-pressure-driven micro-mechanical oscillator.</a> Optics Express. 13 (14), 5293-5301 (2005).</li><li>Kippenberg, T. J., Rokhsari, H., Carmon, T., Scherer, A., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+Radiation-Pressure+Induced+Mechanical+Oscillation+of+an+Optical+Microcavity.">Analysis of Radiation-Pressure Induced Mechanical Oscillation of an Optical Microcavity.</a> Physical Review Letters. 95 (3), 033901 (2005).</li><li>Tomes, M., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photonic+Micro-Electromechanical+Systems+Vibrating+at+X-band+(11-GHz)+Rates.">Photonic Micro-Electromechanical Systems Vibrating at X-band (11-GHz) Rates.</a> Physical Review Letters. 102 (11), (2009).</li><li>Grudinin, I. S., Matsko, A. B., Maleki, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brillouin+lasing+with+a+CaF2+whispering+gallery+mode+resonator.">Brillouin lasing with a CaF2 whispering gallery mode resonator.</a> Physical Review Letters. 102 (4), 043902 (2009).</li><li>Bahl, G., Zehnpfennig, J., Tomes, M., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulated+optomechanical+excitation+of+surface+acoustic+waves+in+a+microdevice.">Stimulated optomechanical excitation of surface acoustic waves in a microdevice.</a> Nature Communications. 2 (403), (2011).</li><li>Dainese, P., Russell, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulated+Brillouin+scattering+from+multi-GHz-guided+acoustic+phonons+in+nanostructured+photonic+crystal+fibres.">Stimulated Brillouin scattering from multi-GHz-guided acoustic phonons in nanostructured photonic crystal fibres.</a> Nature Physics. 2 (6), 388-392 (2006).</li><li>Carmon, T., Cross, M. C., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chaotic+Quivering+of+Micron-Scaled+On-Chip+Resonators+Excited+by+Centrifugal+Optical+Pressure.">Chaotic Quivering of Micron-Scaled On-Chip Resonators Excited by Centrifugal Optical Pressure.</a> Physical Review Letters. 98 (16), 167-203 (2007).</li><li>Armani, D., Min, B., Martin, A., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+thermo-optic+tuning+of+ultrahigh-Q+microtoroid+resonators.">Electrical thermo-optic tuning of ultrahigh-Q microtoroid resonators.</a> Applied Physics Letters. 85 (22), 5439-5441 (2004).</li><li>Savchenkov, A. A., Matsko, A. B., Ilchenko, V. S., Seidel, D., Maleki, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+acoustic+wave+opto-mechanical+oscillator+and+frequency+comb+generator.">Surface acoustic wave opto-mechanical oscillator and frequency comb generator.</a> Optics Letters. 36 (17), 3338-3340 (2011).</li><li>Bahl, G., Tomes, M., Marquardt, F., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+spontaneous+Brillouin+cooling.">Observation of spontaneous Brillouin cooling.</a> Nature Physics. 8 (3), 203-207 (2012).</li><li>Bahl, G., Kim, K. H., Lee, W., Liu, J., Fan, X., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brillouin+cavity+optomechanics+with+microfluidic+devices.">Brillouin cavity optomechanics with microfluidic devices.</a> Nature Communications. 4 (1994), (1994).</li><li>Kim, K. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cavity+optomechanics+on+a+microfluidic+resonator+with+water+and+viscous+liquids.">Cavity optomechanics on a microfluidic resonator with water and viscous liquids.</a> Light: Science and Applications. , (2013).</li><li>Sumetsky, M., Dulashko, Y., Windeler, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+microbubble+resonator.">Optical microbubble resonator.</a> Optics Letters. 35 (7), 898-900 (2010).</li><li>Lee, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+quasi-droplet+optofluidic+ring+resonator+laser+using+a+micro-bubble.">A quasi-droplet optofluidic ring resonator laser using a micro-bubble.</a> Applied Physics Letters. 99 (9), 091102-091103 (2011).</li><li>Junge, C., Nickel, S., O&#8217;Shea, D., Rauschenbeutel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bottle+microresonator+with+actively+stabilized+evanescent+coupling.">Bottle microresonator with actively stabilized evanescent coupling.</a> Optics Letters. 36 (17), 3488-3490 (2011).</li><li>Bahl, G., Fan, X., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustic+whispering-gallery+modes+in+optomechanical+shells.">Acoustic whispering-gallery modes in optomechanical shells.</a> New Journal of Physics. 14 (11), 115026 (2012).</li><li>Cai, M., Painter, O., Vahala, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+Critical+Coupling+in+a+Fiber+Taper+to+a+Silica-Microsphere+Whispering-Gallery+Mode+System.">Observation of Critical Coupling in a Fiber Taper to a Silica-Microsphere Whispering-Gallery Mode System.</a> Physical Review Letters. 85 (1), 74-77 (2000).</li><li>Burg, T. P., Manalis, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suspended+microchannel+resonators+for+biomolecular+detection.">Suspended microchannel resonators for biomolecular detection.</a> Applied Physics Letters. 83 (13), 2698-2610 (2003).</li><li>Burg, T. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Weighing+of+biomolecules,+single+cells+and+single+nanoparticles+in+fluid.">Weighing of biomolecules, single cells and single nanoparticles in fluid.</a> Nature. 446 (7139), 1066-1069 (2007).</li><li>Li, J., Lee, H., Chen, T., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+high+coherence,+Brillouin+microcavity+laser+on+silicon.">Characterization of a high coherence, Brillouin microcavity laser on silicon.</a> Optics Express. 20 (18), (2012).</li><li>Knight, J. C., Cheung, G., Jacques, F., Birks, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase-matched+excitation+of+whispering-gallery-mode+resonances+by+a+fiber+taper.">Phase-matched excitation of whispering-gallery-mode resonances by a fiber taper.</a> Opt. Lett. 22 (15), 1129-1131 (1997).</li><li>Boyd, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Nonlinear Optics. , (2003).</li><li>Li, J., Lee, H., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+synthesizer+using+an+on-chip+Brillouin+oscillator.">Microwave synthesizer using an on-chip Brillouin oscillator.</a> Nature Communications. 4 (2097), (2013).</li><li>Carmon, T., Yang, L., Vahala, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamical+thermal+behavior+and+thermal+self-stability+of+microcavities.">Dynamical thermal behavior and thermal self-stability of microcavities.</a> Optics Express. 12 (20), 4742-4750 (2004).</li></ol>

우리는 제조 및 자극 (및 심문) 기계적 진동 높은-Q 광 공진을 이용하여 공동 optomechanics로와 미세 유체 사이에 다리를 새 장치를 테스트했습니다. 그것은 11,300 MHz로 2 메가 헤르츠에 걸쳐 가격을 기계적 진동 모드의 다양한 생성하는 여러 여기 메커니즘은 매우 동일한 장치에서 사용할 수있는 것은 놀라운 일이다. 원심 방사선 압력이 2-200 MHz의 범위에서 포도주 잔으로 한 잔 모드와 호흡 모드를 모?...

공동 optomechanics로 방사선 압력 (RP) 1-3에 의해 microresonators에서 포논 모드와 광자 모드 사이의 파라 메트릭 커플 링을 연구하고 브릴 루앙 산란 (SBS) 4-6 자극. SBS와 RP 메커니즘은 섬유 7, 마이크로 4,6,8, 토 로이드 1.9 및 결정 공진기 5,10 등 다양한 광학 시스템에서 입증되었습니다. 이 광자 - 포논 결합을 통해 모두 11 및 기계 모드의 여기 6,10 냉각이 입증되었다. 그러나, 거의 모든 실험은 물질의 고체 단계에 있습니다 optomechanics로 보도했다. 때문에 액체의 높은 임피던스를 크게 증가 복사 청각 손실의 광 기계 장치의 결과를 직접 액침 공기와 비교하기 때문입니다. 또한, 일부 상황에서 액체의 소산 손실 메커니즘은 음향 방사 손실을 초과 할 수있다. Recently, 마이크로 모세관 형상 중공 광 기계 발진기의 새로운 유형은 12 ~ 15을 소개하고, 디자인에 의해 미세 유체 실험에 장착되어있다. 이것은 모세관의 직경은 동시에 광 위스퍼 갤러리 공명 (16)뿐만 아니라 기계적 공진 모드 (17)를 한정 체류 &#39;병 공진기&#39;를 형성하기 위해 그 길이를 따라 변조된다. 기계 공진 모드의 여러 가족 호흡 모드, 와인 글라스 모드, 속삭이는 갤러리 음향 모드를 포함, 참여. 음향 파장의 정수 배와 진동 장치 둘레 발생하면 와인 - 유리 (서 파)와 속삭이는 화랑 음향 (진행파)는 공명이 형성된다. 빛은 순간적 테이퍼 광섬유 (18)에 의해이 &#39;병&#39;의 광학 속삭이는 갤러리 모드로 연결된다. 19,20 모세관 공진기 내부의 액체의 한정 등그 외측에 대향, RP와 SBS 모두에 의해 기계적 형태의 광 여진을 허용 동시에 높은 기계적 및 광학적 품질 요인을 가능하게한다. 도시 한 바와 같이, 이러한 기계적 음원 정보 따라서 내의 유체 환경 광 - 기계적 인터페이스를 가능하게하는 공유 고액 공진 모드를 형성하는 장치 (12, 13) 내에 유체에 침투 할 수있다. 본 논문에서 우리는이 소설 광 기계 시스템에 대한 제조, RP와 SBS의 작동, 대표 측정 결과를 설명합니다. 특정 재료와 도구 목록도 제공됩니다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:647px;" width="647">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Tunable IR laser</td>
			<td>Newfocus</td>
			<td>TLB-6328</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodetectors</td>
			<td>Newfocus</td>
			<td>1811-FC (Low speed 125MHz) / 1611-FC-AC (High speed 1GHz)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical fiber</td>
			<td>Corning</td>
			<td>SMF28</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica capillary</td>
			<td>PolyMicro</td>
			<td>TSP700850</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10.6 um wavelength CO2 laser</td>
			<td>Synrad</td>
			<td>48-1KWM and 48-2KWM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-curing optical adhesive</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NOA81</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing</td>
			<td>Tygon</td>
			<td>EW-06418-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringes</td>
			<td>B-D</td>
			<td>YO-07940-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needles</td>
			<td>Weller</td>
			<td>KDS201P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrical spectrum analyzer</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>N9010A (EXA Signal Analyzer)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tektronix</td>
			<td>6114A (RSA, Real-time spectrum analyzer)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical spectrum analyzer</td>
			<td>Advantest</td>
			<td>Q8384</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>DPO 4104B-L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold mirrors</td>
			<td>II-VI Infrared</td>
			<td>836627</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linear stage (slow)</td>
			<td>DryLin</td>
			<td>H1W1150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linear stage (fast)</td>
			<td>PBC Linear</td>
			<td>MTB055D-0902-14F12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fabry Perot optical spectrum analyser</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SA 200-14A (FSR: 1.5 GHz)</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication and testing of microfluidic optomechanical oscillators

포논 모드와 광자 모드 파라 메트릭 커플 microresonators 등 다양한 광학 시스템에서 조사 된 실험 optomechanics로 구멍. 그러나, 광 기계 장치를 직접 액침 동안 증가 음향 방사 손실의 거의 모든 출판 광 기계 실험은 고체 상태에서 수행되었다. 본 논문은 최근에 도입 된 중공 미세 광 기계 공진기에 대해 설명합니다. 자세한 방법은, 이러한 초고 Q 미세 공진기를 제작 광 기계 테스트를 수행하고, 방사선 압력 중심의 호흡 모드와 SBS 기반 속삭이는 갤러리 모드 파라 메트릭 진동을 측정하기 위해 제공됩니다. 모세관 공진기 내부에 액체를 구속함으로써, 높은 기계 및 광학 품질 요소를 동시에 유지됩니다.

이 방법에 의해 제조 된 모세 혈관 (30 μm의 200 μm의 사이에) 명확하고, 매우 유연하고 얇은 있지만, 직접 처리를 위해 충분히 강력하다. 그것은 높은 광 품질 계수 (Q)를 유지하기 위하여 먼지와 물 (수분)에 대한 모세관 장치의 외부 표면을 보호하는 것이 중요하다. 물에서 모세관의 한쪽 끝을 침지하고 주사기에 의해 모세관을 통해 공기를 송풍함으로써, 모세관 발열로 인한 제조 중에 밀봉되었는?...

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Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

제작 및 미세 유체 광​​ 기계 발진기의 테스트

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

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Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

광자 크리스탈 느린 경 Waveguides 그리고 안의 공간의 제조 및 특성

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 ...

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Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

공간적으로 밀폐 복합 산화물의 제조

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

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Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

VB의 제작<sub&gt; 2</sub전기 테스트를위한&gt; / 공기 전지

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

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

연속파 광 파라 메트릭 발진기와 빛의 양자 상태 공학

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

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

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

PMMA의 제조 및 COP 미세 유체 장치에 대한 솔벤트 본딩

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

레이저 조사 형 광열 열 분석을 이용한 구조 가열에 의한 지층 결함 국산화

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

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

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

집중 된 이온 빔 제작 현장에서 테스트 LiPON 기반 고체 리튬-이온 Nanobatteries

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

확장 가능한 우표 인쇄 및 Hemiwicking 표면의 제조

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

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

비접촉식 공진성 유전체 분광연구용 셀룰로오스 종이 공진법 개발

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

제작 및 미세 유체 광​​ 기계 발진기의 테스트

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