Name: design and fabrication of an optical fiber made of water
Uploaded: 2018-11-08T12:30:00
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この研究は科学技術・領域のイスラエル省によって支えられました。官衙: イスラエル拠点「光の輪」第 1802/12、許可や、許可イスラエル科学財団によって号 2013/15。著者は、カレン エーディ Tankus (KAT) が有用な編集をありがちましょう。

注意: この実験には、高電圧が含まれます。それは読者の責任安全当局との彼らの実験高電圧の電源を入れる前に規則に続くことを確認します。
注: 極性液体の任意の種類は、エタノール、メタノール、アセトン、水などの液体の繊維生産を利用できます。液体の極性は、安定性と作成されたファイバー23,24の直径を決定します...

<ol>
	<li>For Groundbreaking Achievements Concerning the Transmission of Light in Fibers for Optical Communication. The Nobel Prize in Physics Available from: <a target="_blank" href="https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2009/press.html">https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2009/press.html</a> (2009)</li><li>Temelkuran, B., Hart, S. D., Benoit, G., Joannopoulos, J. 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F., Ramek, M., Woisetschl&#228;ger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methanol,+Ethanol+and+Propanol+in+EHD+liquid+bridging.">Methanol, Ethanol and Propanol in EHD liquid bridging.</a> Journal of Physics: Conference Series. 329, 12003 (2011).</li><li>Douvidzon, M. L., Maayani, S., Martin, L. L., 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=Light+and+Capillary+Waves+Propagation+in+Water+Fibers.">Light and Capillary Waves Propagation in Water Fibers.</a> Science Reports. 7, 16633 (2017).</li><li>. Water Fibers Available from: <a target="_blank" href="https://arxiv.org/abs/1609.03362">https://arxiv.org/abs/1609.03362</a> (2016)</li></ol>

最後に、主要な利点、このテクニックの独自性が波の 3 つの種類をホストする繊維の作成: キャピラリー ・音響・光。すべての 3 つの波は、多波長検出器の可能性を拓く、異なる体制で振動させてください。例としては、浮遊ナノ粒子は、液体の表面張力を影響します。既に現在の段階では、キャピラリーの固有振動数の変化を通じて表面張力の変更を監視することが可能です。また、デバ?...

光ファイバー通信、2009 年1ノーベル賞受賞の画期的なので繊維ベースのアプリケーションのシリーズがと一緒になった今日では、繊維がレーザー手術2、同様にコヒーレント x 線生成3,4、誘導音5とスーパーコンティ ニューム光6必要です。自然、光ファイバーに関する研究に液体を満たしたマイクロ流路と流が光の利点と、液体の輸送特性を組み合わせる光波誘導、液体を悪用に固体を利用してから拡大されます。尋問7,8,9。ただし、これらのデバイスは固体と液体をクランプし、したがって、毛管波として知られている独自の波の特性を表現することを禁じる。
毛管波、池に石を投げるときに見られるような自然の中の重要な波です。ただし、チャンネル、固体表面を減衰することがなく液体を制御する障害物、彼らはほとんど検出またはアプリケーションの利用します。対照的に、このプロトコルの表示デバイスに固体の境界がないです。囲まれています化と伝達できるように、したがって、開発、表面張力波空気の流れの光との対話
水光ファイバーを作製する浮動の水路橋として知られている技術に戻ってする必要がある最初の 189310で報告、満ちている 2 つのビーカーが水を蒸留し、高電圧源に接続されているとなる流体、水糸のようなそれらの間の接続11。水橋は長 3 cm12までに到達したり、20 nm13として薄くあります。物理的な起源はそれが示されている誘電力と同様に、表面張力の両方がある橋の重量14,15,16を運ぶための責任。水繊維として水の橋をアクティブに私たちカップル熱するテーパー シリカ繊維17,18と光とをシリカ繊維レンズ19。このようなデバイスは、音響、毛細血管、および光学波、多波長検出器およびラボ ・ オン ・ チップ20,21,22アプリケーションに有利であることをホストできます。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1035">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:497px;">Deioniyzed Water&#160;</td>
			<td style="width:252px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td align="left" style="width:167px;">18MOhm resistance</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:497px;">Micropipettes, Borosilicate Glass, round, inner diameter 850 micron</td>
			<td align="left" style="width:252px;">Produstrial.com</td>
			<td align="left" style="width:119px;">#133260</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:497px;">Micropipettes, Borosilicate Glass, round, inner diameter 150 micron</td>
			<td align="left" style="width:252px;">Produstrial.com</td>
			<td align="left" style="width:119px;">#133258</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:497px;">High voltage, low current source, 3kV with 5 mA.</td>
			<td align="left" style="width:252px;">Bertan</td>
			<td align="left" style="width:119px;">Model 215</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:497px;">High voltage, low current source,&#160; 8 kV with 0.25 mA.</td>
			<td align="left" style="width:252px;">Home build</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;">Optical fiber</td>
			<td align="left" style="width:252px;">Corning</td>
			<td align="left" style="width:119px;">HI 780 C</td>
			<td align="left">5 meter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;">Optical fiber</td>
			<td align="left" style="width:252px;">Thorlabs</td>
			<td align="left" style="width:119px;">FTO 30</td>
			<td align="left">5 meter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;">Optical fiber</td>
			<td align="left" style="width:252px;">Thorlabs</td>
			<td align="left" style="width:119px;">FTO 30</td>
			<td align="left">5 meter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">&#160;Fiber coupled laser</td>
			<td align="left" style="width:252px;">FIS</td>
			<td align="left" style="width:119px;">SMF 28E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;width:497px;">Photoreceiver</td>
			<td align="left" style="width:252px;">New Port/ New Focus</td>
			<td align="left" style="width:119px;">1801-FS</td>
			<td align="left">with fiber connection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;">Oscilloscope</td>
			<td align="left" style="width:252px;">Agilent Technologies</td>
			<td align="left" style="width:119px;">DSO-X 3034A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td align="left" height="21" style="height:21px;">2 Degree of freedom tilt stagestage</td>
			<td align="left" style="width:252px;">New Port/ New Focus</td>
			<td align="left" style="width:119px;">M-562F-TILT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:497px;">3Degree of freedom linear micro translation stage&#160;&#160;</td>
			<td align="left" style="width:252px;">New Port/ New Focus</td>
			<td align="left" style="width:119px;">M-562F-XYZ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:497px;">A set of magnets</td>
			<td style="width:252px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:497px;">Objective 5X</td>
			<td align="left" style="width:252px;">Mitutoyo&#160;</td>
			<td align="left" style="width:119px;">MY5X-802</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:497px;">Objective 20 x</td>
			<td align="left" style="width:252px;">Mitutoyo&#160;</td>
			<td align="left" style="width:119px;">MY20X-804</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:497px;">Zoom</td>
			<td align="left" style="width:252px;">Navitar</td>
			<td align="left" style="width:119px;">12x Zoom</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:497px;">Microscope tube</td>
			<td align="left" style="width:252px;">Navitar</td>
			<td align="left" style="width:119px;">1-6015 standard tube</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:497px;">Isopropanol</td>
			<td align="left" style="width:252px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="left" style="width:119px;">67-63-0</td>
			<td align="left">Spec Grad</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:497px;">2 x Bare Fiber holder</td>
			<td align="left" style="width:252px;">Thorlabs</td>
			<td align="left" style="width:119px;">T711-250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:497px;">2 x Translational Stage</td>
			<td align="left" style="width:252px;">Thorlabs</td>
			<td align="left" style="width:119px;">DT12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:497px;">Block of PMMA for fabricating the water reservoir and pipette holder</td>
			<td style="width:252px;"></td>
			<td align="left" style="width:119px;"></td>
			<td align="left">150 x 60 x 10 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:497px;">PTFE-Tape</td>
			<td align="left" style="width:252px;">Gufero</td>
			<td align="right" style="width:119px;">240453</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:497px;">Fiber coupled, cw Laser Light Source</td>
			<td align="left" style="width:252px;">New Port/ New Focus</td>
			<td align="left" style="width:119px;">TLB-6712</td>
			<td align="left">765-781 nm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

design and fabrication of an optical fiber made of water

本報告では、うち光ファイバー コアでのみ水、クラッド空気は、ために設計し、製造されます。固体クラッド デバイスとは対照的キャピラリー振動は制限、移動し、振動に繊維壁を許可されません。繊維、水道橋として知られている浮遊水スレッドを作成する 2 つの貯水池間に数千ボルト (kV) の高い直流 (DC) 電圧によって構築します。マイクロ ピペットの選択によって最大径とファイバーの長さを制御することが可能です。光ファイバカプラー、橋の両側には、光導波路、水繊維キャピラリー体伝送の変調波を監視する研究者を許可して、したがって、表面張力の変化を推測としてそれをアクティブにします。
共同拘束 2 つ重要な波型、毛細血管と電磁波、光と液体壁デバイス間の相互作用の研究の新しいパスを開きます。水壁材は 100万回それに応じて微細な力への応答を向上させる固体相手よりも柔らかいです。

水繊維から高いマルチモード光ファイバーへの結合効率は 5425,26の高することができます。シングル モード ・ ファイバーへの結合効率は 1225,26です。水繊維直径 1.6 μ m と薄くすることができますや 1.064 mm まで 41 μ m (図 3)25,<sup clas...

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Design and Fabrication of an Optical Fiber Made of Water

水の光ファイバーの設計と製作

このプロトコルでは、デザインと水道橋とその活性化水繊維の製造について説明します。実験は、水繊維の毛細管の共鳴がその光伝送を調節することを示します。

In this report, an optical fiber of which the core is made solely of water, while the cladding is air, is designed and manufactured. In contrast with ...

この方法は、水橋の作成とその作動を水繊維として記述する。水繊維は、濁った材料を持っていない、空気中に自由に浮かんでいます。水繊維の意義は、毛細管と電磁波を共同閉じ込め、光と液体の井戸装置の相互作用の研究のための新しい遊び場を開くことである。貯留槽を作るために2つのPMMAプレートを得る。各プレートを同じサイズにカットし、各側面のキャビティを三角形のパターンでドリルします。空洞は直径7ミリメートル、深さ8ミリメートルでなければなりません。各プレートのすべてのキャビティにコネクタ磁石を接着します。終わったら、磁石が底にあるようにプレートをひっくり返します。次に、各プレートにピペットクランプを作成します。クランプの場合は、PMMAを切り、2つの磁石を接着剤でリザーバの磁石に合わせて接着します。金属箔で磁石を包んで、各プレートの電気コネクタを作ります。各貯水池のすべての領域とコネクタをアルコールと脱イオン水で徹底的に清掃します。表面を窒素で吹き飛ばします。水漏れを避けるために、貯水槽とすべてのクランプをPTFEテープで覆います。今、5自由度のマイクロ位置決め段階に1つの貯水池を取り付ける。イメージングの場合、遠視野の目的を持つ光学顕微鏡の下に2つの貯水池を配置します。各リザーバの後ろに、直線的な変換段階に光ファイバクランプを設置します。テーパードカプラーを製造するためのシングルモードファイバを取得します。さらに、実験のために選ばれたマイクロピペットを手に入れよう。10~15ミリメートルのベアファイバーを露出させるために、ファイバーストリッパーを使用してください。繊維の剥がされた端を洗浄した後、マイクロピペットを通してそれを通す。次に、繊維をテーパリングステーションに持って行きます。毎秒600分の1ミリメートルで両側からファイバーセグメントを引っ張るように配置します。引っ張りながら、水素炎を使用して、単一モードの基準以下の繊維をテーパーします。炎を消し、繊維の緊張を慎重に増やし、最も薄い場所で壊れるまで。光学カプラーとして使用するための傾斜角は、20以上の1よりも小さくする必要があります。さて、繊維レンズカプラの製作に目を向けます。これには、実験のために選択された2番目のマイクロピペットと一緒に露出した先端を備えた1,550アニメーターシングルモードファイバーが必要です。洗浄したファイバーチップをマイクロピペットに通します。次に、繊維を電気融着スプライサーに持って行き、露出した先端を内部に置きます。ガラス繊維の端が液体になるまで先端を加熱します。ガラスが液体になって丸みを帯びた形状を形成した後に停止し、ガラス繊維レンズ。この時点で、装置の要素を組み立てる。位置決め段階の貯蔵所から始める。マイクロピペットを1,550アニメーター繊維で配置し、一方の端がリザーバー領域に入るようにします。PMMAクランプで固定します。ガラス繊維レンズが顕微鏡の下にあることを確認します。ファイバのもう一方の端をパワーメータに結合し、線形変換段階にクランプします。もう一方の貯水池では、顕微鏡の下に先細りの端を置いてマイクロピペットとテーパー繊維を固定します。その他の端はまた線形翻訳段階にクランプされ、780ナノメートルの連続波レーザーに結合されるべきである。さて、脱イオン水で貯水池を埋めます。各貯留層は100から300マイクロリットルを保持することができる。いずれのマイクロピペットにも気泡がないことを確認します。マイクロポジショナーを調整して、マイクロピペット間の流動性接触を確立します。この画像は、流体接触の例を示しています。連絡が確定したら続行します。さらに、レーザー光の透過を達成するために、繊維とマイクロポジショナーを調整します。これを行うには、繊維結合器を水繊維に挿入します。システムの整列は、思ったほど簡単ではありません。水繊維とカプラーは互いに引き付けられていない。良好な伝達を達成するためには、カプラーを強制的に水繊維に押し込む必要があります。電気接続の場合は、各リザーバに磁気コネクタを配置します。彼らは磁気的に固定されるべきであり、彼らの箔はワニクランプを所定の位置に持っている必要があります。電気ケーブルを使用して、高電圧源の端子にクランプを接続します。準備ができたら、ゆっくりと電圧を上げます。マイクロポジショニングステージを調整して、マイクロピペット間の距離をゆっくりと大きくします。次に、電力測定を行ってカップリング効率を測定し、次に電源メーターを取り外します。その代わりに、フォトレシーバーを出力ファイバーカプラに接続します。オシロスコープ上のフォトレシーバの出力を表示します。毛細管水繊維振動を表す透過光の時間トレース測定を記録します。上面顕微鏡を使用して、水繊維の形状を特徴付けます。この方法で製造される繊維は、直径約40マイクロメートルの1ミリメートルの長さでも可能です。直径約1.5マイクロメートルの長さ約50マイクロメートルにもなることができます。この蛍光色素測定は、水繊維の体積を通る光の透過を確認します。別の測定は水繊維の液相の境界で毛管波による表面散乱を示す。この技術の意味は、多波検出器に及ぶ。電流検出器は、1種類の波を利用します。水繊維は、エネルギーを交換し、お互いを尋問することができる三種類の波、毛細血管、音響、および光学をホストしています。この手順を試みる間、光学カプラの製造に細心の注意を払うことを忘れないでください。また、実験を実行すると、機械的または電気アーチを介して、テーパー繊維カプラを壊したり損傷したりするリスクがあります。一般的に、この方法に新しい個人は、高い電気水抵抗率がこの実験のために重要であるため、苦労します。液体中のイオンが少量でも、水橋が崩壊する原因となります。高電圧と高出力レーザー光での作業は非常に危険であり、適切な電気接地や目の保護などの予防措置は、常にこの手順を実行しながら取るべきであることを忘れないでください。

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