Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

Işık Enine Anderson lokalizasyonu Düzensiz Polimer Fiber Optik imalatı ve Karakterizasyonu

Published: July 29, 2013 doi: 10.3791/50679
Automatic Translation
1, 1, 1, 2, 1
1Department of Electrical Engineering and Computer Science, University of Wisconsin-Milwaukee, 2Corning Incorporated, Corning, New York

Summary

Biz yeni bir dalga kılavuzu mekanizması olarak enine Anderson lokalizasyonu kullanan bir düzensiz polimer fiber optik geliştirmek ve karakterize. Bu mikrostrüktürlü fiber geleneksel fiber optik ışın yarıçapı ile karşılaştırılabilir bir yarıçaplı küçük lokalize ışın taşıma yapabilirsiniz.

Abstract

Biz yeni bir dalga kılavuzu mekanizması olarak enine Anderson lokalizasyonu kullanan bir düzensiz polimer fiber optik geliştirmek ve karakterize. Geliştirilmiş polimer fiber optik rasgele karıştırılmış ve 250 um arasında bir yan genişliğe sahip bir kare kesitli optik fiber içine çekilir poli (metil metakrilat) (PMMA) ve polistiren (PS), 80,000 şeritlerin oluşmaktadır. Başlangıçta, her iplikçik uzun 200 çapı mikron ve 8-inç. Orijinal lif şeritlerin karıştırma işlemi sırasında liflerin birbirlerine üzerinde çapraz birlikte, büyük bir çekme oranını kırılma indisi profili santimetre onlarca için elyafın uzunluğu boyunca sabit olduğunu garanti eder. Bilinen bir optik elyaf demeti yarıçapı ile karşılaştırılabilir bir ışın, küçük ve yerel yarıçapı bozukluğu sitelerinin sonuçlar arasında 0.1 büyük refraktif farkı. Giriş ışık popo-bağlantı yöntemi ve nea kullanarak standart tek modlu fiber optik, çalıştığıdüzensiz elyaftan r alan çıkış ışın bir 40X objektif ve bir CCD kamera ile görüntülü. Çıktı ışın çapı sayısal simülasyonlar beklenen sonuçlar ile iyi kabul eder. Bu çalışmada sunulan bozukluğu fiber optik 2D Anderson lokalizasyonu ilk cihaz seviyesinde uygulamasıdır, ve potansiyel olarak görüntü taşıma ve kısa mesafeli optik haberleşme sistemleri için kullanılabilir.

Introduction

PW Anderson 1 teorik bir çalışmada, bir kuantum elektronik sisteminde bozukluk varlığında, difüzyon işlemi durur ve lokalize elektronik devletler geliştirmek olduğu gösterilmiştir. Anderson lokalizasyonu aynı zamanda ışık gibi klasik dalgalar oluşabilir dalgası olgudur. Optik 2,3 Anderson lokalizasyonu teorik tahmini beri, elektromanyetik dalgalar 4,5 ile deneysel olarak bu olay gerçekleştirmek için çok çaba olmuştur. Ancak, optik saçılma kesitleri en optik malzemeler düşük kırılma endeksi kontrastı nedeniyle genellikle çok küçük olduğu için güçlü lokalizasyonu elde etmek çok zor olmuştur. 1989, De Raedt ve ark. 6, düşük kırılma endeksi ile tezat bir yarı iki-boyutlu bir bozukluğu optik sistemde Anderson lokalizasyonu gözlemlemek mümkün olduğunu göstermiştir. Hastalığın bir pervane enine düzlemine sınırlı eğer gösterdiUzunlamasına bir şekilde değişmeyen orta dalga agating, kiriş kuvvetli enine saçılması nedeniyle enine yönde küçük bir bölge ile sınırlı kalabilir. Enine Anderson lokalizasyonu ilk fotoğraf kırılma kristal 7 girişime desenleri kullanılarak oluşturulan iki boyutlu dalga kılavuzlarının gözlendi. Erimiş silika düzensiz dalga kılavuzları örnek boyunca femtosaniye darbeler kullanılarak yazılır enine Anderson lokalizasyonu 8,9, gözlem için kullanılmıştır diğer ortamıdır. Yukarıda belirtilen sistemlerde bozukluğu sitelerinin kırılma indeksi farkı 10 -4 sırasına, bu nedenle lokalizasyonu yarıçapı oldukça büyüktür. Ayrıca, tipik dalga kılavuzları birkaç santimetre genellikle daha uzun değildir, bu nedenle onlar güdümlü dalga uygulamaları için pratik olmayabilir. Biz bir tek boyutlu düzensiz dalga kılavuzu içinde enine Anderson lokalizasyonu gözlem önceki Re bildirilmiştir işaretf 10.

Burada geliştirilen fiber optik güdümlü dalga uygulamaları 11,12 için enine Anderson lokalizasyonu bir önceki gerçekleşmeleri üzerinde birçok avantajı vardır. İlk olarak, normal optik elyaf demeti yarıçapı ile karşılaştırılabilir bir ışın, küçük ve yerel olarak elyaf sonuç bozukluğu siteleri arasında 0.1 büyük refraktif farkı. İkinci olarak, polimer düzensiz fiber optik daha uzun fotorefraktif kristaller ya da kaynaşık silika içine dışarıdan yazılı düzensiz dalga kılavuzu göre yapılabilir. Biz 60 cm uzunluğundaki fiber 11'de enine Anderson lokalizasyonu gözlemlemek mümkün. Üçüncü olarak, polimer düzensiz fiber optik fiberler 13 ışık dalgalarının taşıma güveniyor gerçek dünyada cihaz seviyesinde uygulamalar için pratik yapmak, esnektir.

Düzensiz fiber optik imal etmek için, PMMA 40.000 ipliklerini ve PS 40.000 lifler, rastgele karışık nerede her strve çapı 8 inç uzunluğunda ve 250 um idi. Rastgele karışık iplikler yaklaşık 2.5 inçlik bir yan genişliği olan bir kare kesitli ön formun içine monte edilmiştir. Preform daha sonra yaklaşık 250 mikron (Şekil 1) bir yan genişliği olan bir kare fiber optik için çizilmiştir. Rastgele orijinal lif demetleri karıştırmak için, biz, büyük bir masada PMMA lif demetleri bir tabaka yayılır PS lif demetleri tabakası ekledi, ve ardından rastgele birbirine karıştırılır. Iyi bir rasgele bir karışım elde edilene kadar prosedür birçok kez tekrarlanmıştır.

Biz görüntü düzensiz polimer fiber optik kırılma indeksi profiline bir taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Bu kadar net bir ısıtılmış bir bıçak kullanarak gibi düzenli parçalama teknikleri, kırılma endeksi profili eşleştirmek için fiber ucunun SEM görüntüleme için elyaf örnekleri hazırlamak için kullanılamaz bıçak zarar fiber uç morfolojisini için. Fiber parlatma inci üzerinde benzer olumsuz etkisi vardırfiber uç e kalitesi. SEM görüntü için yüksek kaliteli örnekleri hazırlamak için, birkaç dakika süreyle sıvı nitrojen içinde, her bir fiber batırılmış ve sonra lif kırdı, bir kaç parça halinde iyi elyaf yeterli lif örnekleri üzerinde yapılması halinde, bu yöntem, sonuçlar (% 15 başarı çevresinde oranı) SEM görüntüleme için çok yüksek kaliteli ve düzgün uç yüzeyleri ile. Daha sonra lif ucunda PMMA sitelerinin çözünmesi için yaklaşık 3 dakika boyunca 60 ° C 'de bir etil alkol çözeltisi% 70 kullanılır, daha uzun maruz tüm fiber uç parçalanır. Daha sonra Au / Pd örnekleri kaplı ve SEM odasına yerleştirdiler. Yakınlaştırdığınız bozukluğu polimer fiber optik SEM görüntüsü Şekil 2 'de gösterilmiştir. Açık gri siteleri PS ve karanlık siteleri PMMA bulunmaktadır. Görüntünün toplam genişliği bu görüntüdeki en küçük özellikleri boyutları beraberlik işleminden sonra elyaf ipliklerini tek tek site boyutlarına karşılık ~ 0.9 mikron, vardır 24 mm.

Karakteristiklerini içindüzensiz fiber optik dalga kılavuzu özellikleri rize, biz 633 nm dalga boyunda bir He-Ne lazer kullanılır. He-Ne Laser sonra yüksek hassasiyetli bir motorlu tabla ile düzensiz bir polimer fiber optik için uç uca birleştirilmiştir yaklaşık 4 mikron, bir mod alan çapı olan bir tek modlu fiber optik SMF630hp akuple edilir. Çıktı sonra bir 40X objektif kullanarak bir CCD kamera kiriş profil üzerinde görüntülü.

Deneylerin ilk sette, biz 20 farklı düzensiz lif örnekleri, her 5-cm uzunluğunda seçti, 5-cm uzunluğunda bizim sayısal simülasyonları yayılma uzunluğu maç için seçildi. Düzensiz lif sayısal simülasyonları bile 1.100 elemanları ile yüksek performanslı bilgi işlem kümede, genellikle çok zaman alıcı. 633 nm dalga boyu için tam enine Anderson lokalizasyonu sadece yayılma 11,12 yaklaşık 2.5 cm sonra ne olur, bu nedenle, biz 5-cm uzunluğunda bizim amacımız için yeterli olduğunu karar verdi. Stoc nedeniyleAnderson lokalizasyonu hastic doğası, biz ortalama ışın çapı deneysel ve sayısal değerleri karşılaştırmak için yeterli istatistikleri toplamak amacıyla, 100 gerçekleşmeleri için deneyler ve simülasyonlar hem tekrar gerekiyordu. Uygulamada, 100 farklı ölçümler 20 farklı düzensiz lif numunelerinin her biri için beş ayrı uzamsal ölçümler ile elde edilir.

Bu cam optik fiberler ile karşılaştırıldığında, ölçümler için düzensiz polimer optik fiberler hazırlamak oldukça zordur. Örneğin, bir gelişmiş kesici, ve standart silika bazlı lif için iyi geliştirilmiş parlatma araçları ve teknikleri kullanamazsınız. Polimer fiber optik yarma ve parlatma için bir rafine işlemi Abdi ve arkadaşları tarafından bildirilmiştir 14;. Bizim lif örnekleri hazırlamak için bazı küçük değişiklikler ile yöntemleri kullanılır. Çatlatma bir polimer düzensiz fiber optik amacıyla, eğimli X-Acto bıçak 65 ° C'ye ısıtıldı, C, ve 37 için fiber ° F. Temiz, dik kesme yapılabilir, böylece lif ucu, bir kesme yüzeyi üzerinde hizalanır. Bıçak fiberin tarafına yerleştirilir ve hızlı bir şekilde arasında döndürülür. Tüm kesici, süreci bıçak ve lif sıcaklıkları önemli ölçüde değişmez sağlamak için mümkün olduğunca hızlı yapılmalıdır. Lif yarma ve bir optik mikroskop altında teftiş sonra, lif sonunda herhangi bir küçük kusurları kaldırılır sağlamak için standart fiber alıştırma levhalar (0.3 mikron Thorlabs LFG03P Alüminyum Oksit Polisaj Kağıt) ile parlatılır. Lif sonunda parlatmak için, bu son yüz cilalı olmaktan yaklaşık 1,5 mm uzakta fiber tutan cımbız ile bir cımbız tutulur. Fiber bir inç uzun kağıt üzerine çizilir şekil-8 şeklinde yolları, yaklaşık sekiz kez. Optik bir mikroskop altında kontrol olarak yumuşak kenarlara elyaf sonuçlar parlatma. Ayrıca, parlatma bir loca için uygun bağlantı kolaylaştırırlokalize Noktası oluşturulmadan önce sırayla bağlantı ve aynı zamanda başlangıç ​​yayılma mesafe hem de zayıflama azaltır lif, tirilmiş bir nokta.

Biz görüntü çıkış ışık yoğunluğu için bir CCD kamera ışın profil kullanılır. Yakın-alan şiddeti profili, 40X objektif kullanılarak yakalandı. Fiberin sınırları bulmak amacıyla, SMF630hp elyaftan gelen ışığın gücünü arttırarak CCD doyurulur. Sınırları ile ilgili olarak lokalize ışın yoğunluğunu profilini tespit ettikten sonra, biz otomatik pozlama seçeneği CCD ışın profil ayarlayın. Biz etkili ışın yarıçapı hesaplamak için yoğunluk profili imajını kullanılır. Ortam gürültüsünün etkisini ortadan kaldırmak için, biz SMF630hp lif beklenen ışın çapı elde sağlamak için görüntü işleme prosedürü kalibre. Ortalama değer çevresinde kiriş yarıçapı ve varyasyonları ortalama ölçülen değer nume iyi uyuşmaktadırrical simülasyonları gibi Ref gösterildiği. 11. Refs gösterildiği gibi, polimer lif çıkış kiriş profili, olayın kirişin konumunda bir değişiklik izler. 11,12,13.

Bu lokalize demetinin ışın yarıçapı bozukluğu sitesi boyutları ve dalga boyu olarak tasarım parametrelerinin etkisini kapsamlı bir çalışma Refs sunuldu. 12,15.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Bir Düzensiz Polimer Fiber Optik imalatı

  1. Bir masa üzerine PMMA ipliklerini yaklaşık 200 yayın ve PMMA üstüne PS ipliklerini aynı sayıda yayıldı. Mix ve ipliklerini yeniden paketleyin. PMMA 40.000 ipliklerini rastgele PS 40.000 teller ile karıştırılır kadar bu işlemi tekrarlayın.
  2. Yaklaşık 2.5 inç bir yan genişliğinde bir kare preform içine rastgele karışık ipliklerini birleştirin.
  3. 250 um arasında bir çapa sahip bir optik fibere preform çizin. Preform kendi standart prosedür 16 ile Incorporated Paradigma Optik çizilir.

2. Görüntüleme Düzensiz Fiber Kırılma İndeksi Profili

  1. Böyle bir görüntü elde edilen fiber optik kırılma indisi profili Topcon ABT gibi bir SEM kullanın.
  2. Daldırın polimer fiber optik yaklaşık 10 dakika süre ile sıvı azot içinde örnekleri ve daha sonra ikiye bölünürler.
  3. Etil alkol daldırmak numunelerin kırık uçlarına. Keyaklaşık olarak 65 ° C 'de bir çözüm, EP sıcaklığı Etil alkol lif PMMA sitelerinin çözünene kadar, yaklaşık 3 dakika boyunca çözelti içinde örnekleri bırakın.
  4. 10-nm-kalınlığında Au / Pd tabakası ve SEM odasında örnek yer ile kaplayın her bir örnek.

3. Optik Karakterizasyonu için Fiber Örnekleri hazırlanması

  1. 5 cm uzunluğunda fiber örnekleri hazırlayın.
  2. 65 ° C'ye kadar bir kavisli bıçak ısıtınız ve 37 için fiber ° F. Doğru sıcaklık kullanarak yarma sürecinde oluşabilir lif ucu deformasyonu önler.
  3. Kesilmiş bir temiz, dik yapılabilir, böylece, bir kesme yüzeyinde lif ucu hizalayın. Fiberin tarafındaki bıçak yerleştirin ve daha sonra hızlı bir şekilde hemen karşısında.
  4. Fiber ucu elyaf kenarlarına dik yarılır emin olmak için bir optik mikroskop kullanılarak fiber ucu kontrol edin. Yarma sürecinde dik açı ile jilet inci eğiminden önlemek için tutune ucu.
  5. Lif örnekleri lehçe gibi Thorlabs LFG03P Alüminyum Oksit Parlatma Kağıt (0.3 mikron) olarak parlatma kağıt kullanın. Lif sonunda parlatmak için, cımbız yüzü cilalı olmaktan yaklaşık 1,5 mm uzakta lif kavrama ile, cımbız bir çift tutun. Bir-inç uzunluğunda, kağıt üzerinde fiber şekil-8 şeklinde yolları, yaklaşık sekiz kez çizin. Şekil-8 şeklinde yolları tüm ucu parlak olduğundan emin olun.

4. Dalında lif örneklerinde yayılır ışınının ışın profili Ölçme

  1. Bir 20X objektif ve iki düz ayna kullanarak SMF630hp elyaf haline Çift He-Ne lazer. Iki serbestlik dereceli sahnelerinde düz ayna yerleştirin. Özgürlük üç derece ile bir sahnede objektif yerleştirin. Başlangıçta 8 mm mesafeden hedefi ucundan SMF lif tutun. Ayna sahipleri ve objektif tutucu kolları kullanarak, fiberin ucuna lazer ışığı yanar. S diğer tarafında iletişimeBir güç metre MF. SMF içine çift güç ayna sahipleri üzerindeki düğmeleri kullanarak hem de objektif tutucu enine düğmeleri. Kavramanın verimliliği önemli ölçüde amacı tutucuya uzunlamasına konumlandırma düğme kullanılarak artırılabilir. 1 mW bir birleştiğinde güç yeterli ölçümleri içindir.
  2. Thorlabs MAX343 motorlu sahne kullanarak polimer fiber optik için çift SMF630hp lif. Motorlu aşamada üç Kartezyen yönde hareket ettirilebilir. Çift polimer fiber ucunun merkezine, özgürlüklerin enine derece SMF lif kullanarak. Sahnenin uzunlamasına yer değiştirme kullanarak, polimer elyafa olabildiğince yakın bir şekilde SMF lif yerleştiriniz. SMF ve polimer fiber arasında küçük bir hava boşluğu ışınının genişleme azaltır. Uzunlamasına yönde hareket eden ikinci bir motorlu tabla ile ilgili tüm kurulum yerleştirin. 4.4 'de tarif edildiği gibi ikinci bir motorlu tabla görüntüleme için kullanılır.
  3. Optik m kullanmaicroscope ve dik açılı bir ayna, SMF polimer fiberin merkezine olarak birleştirilmiş ve iki lif arasındaki hava boşluğu mümkün olduğu kadar küçük olduğundan emin olmak için SMF ve polimer elyaf konumunu izlemek. Polimer fiber ucu polimer fiber ucu veya deformasyonlar küçük bir eğim süreçleri yarma veya parlatma nedeniyle SMF ve polimer lif arasındaki minimum hava boşluğu sınırlayabilir. SMF elyaf polimer fiberin ucunda hareket etmek mümkün olmalıdır, çünkü lifler arasında küçük bir boşluk gereklidir. Sadece birleştirme işlemi kolaylaştırmak için polimer fiberin merkezine azından SMF yerleştirin. Deneme sırasında, enine polimer fiber farklı bölgelerinde yerelleştirme gözlemlemek için polimer fiber ucu boyunca SMF çıkan olay ışın süpürme.
  4. 40X objektif kullanarak, fiberin üretimi ölçmek için bir CCD kamera Işın kullanın. İlk olarak, polimer fiberin sınırları izlemek için CCD kamera doyurmak.Objektif tutucu kolları kullanarak, polimer fiber sınırları CCD üzerinde görülebilir emin olun.
  5. Tüm kurulum (4.2 açıklanan) boyuna, CCD görüntü CCD ve objektif sabit uzaktayken veya 40X amaca yönelik kurulum hareket ettirerek odaklanmıştır emin olun hareket motorlu bir sahne kullanın. Odaklama için bir ölçü olarak, CCD üzerinde görüntülü profil odak azından minimum boyutu olmalıdır. Kirişin odaklanmış bir görüntü görsel sarma olmamalıdır.
  6. Giriş ucundaki olay ışın taşımak ve farklı olay ışın pozisyonlar için çıkış ışın yoğunluğunu ölçmek. Olayın demetinin 5 farklı pozisyonlar için veri toplamak. 20 lif örnekleri için ölçümler yapmak ve 100 farklı ölçümler toplam toplamak.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Parlatılmış fiber SEM görüntüsü Şekil 1 'de gösterilmiştir. Lif ucu çoğu bölge için, lehçe kalitesi iyi, bu Şekil 1 de SEM görüntüsü. Etil alkol çözeltisi, Şekil 2 içinde çözüldü kendi uçları ile lif numunelerinin SEM görüntüsü gri renkte karanlık ve PS sitelerinde PMMA sitelerini göstermektedir. Şekil 2'de SEM görüntü lif 24 mikron genişliğinde üzerinde büyütülür. SEM görüntüleme için, elyaf örnekleri Au / Pd, 10 nm kalınlığında bir tabaka ile kaplanır.

Bu deneyde kullanılan ölçüm düzeneği, Şekil 3'te gösterilmiştir. 5 cm uzunluğunda bir örnek olarak CCD Işın ile ölçülen çıktı ışını yoğunluğu Şekil 4 'de gösterilmiştir. Yoğunluk profili, kiriş düzensiz lif enine yönde lokalize olduğunu göstermektedir. Yoğunluk profili görüntü için, CCD C ortam gürültüsü düzeltme seçeneği amera olmalıdır. Bununla birlikte, bu seçenek tamamen etkili olmayabilir. Yoğunluk profili görüntüdeki toplam gürültü seviyesi hesaplamak için, biz de SMF630hp lif ve mod alan çapı yoğunluk profili hesaplanmıştır görüntülenmiş. Seçilmiş bir gürültü seviyesi için, mod alan çapı deneysel ölçüm rapor üretici veri ile eşleştirilir. Gürültü seviyesi ile aynı değere Şekil 4 yorumlanması için kullanılması gerekmektedir. Lokalize kirişlerin yüz farklı yoğunluk profilleri 20 farklı örnekler için kiriş profilleri yüz ölçümü düzensiz bir enine Anderson lokalizasyonu göstermek için, ortalama olarak, polimer lifi ile kavramasındaki enine pozisyonda giriş SMF630hp elyaf hareket ile ölçülür Referans 11 deki gibi optik lif.

ighres.jpg "src =" / files/ftp_upload/50679/50679fig1.jpg "/>
Şekil 1. Cilalı lif ucu Parlak Fiber Yüz. SEM görüntüsü. Lehçe kalitesi fiber ucu çoğu bölgeleri için iyidir.

Şekil 2,
Şekil 2. Kırılma İndisi Profil. Düzensiz polimer fiber kırılma indeksi profili. PMMA siteleri koyu renk ve PS siteleri olan açık gridir. Resmin genişliği 24 mm.

Şekil 3,
Şekil 3,. Deneysel Kurulum. Ölçümler için deney düzeneği. CCD kamera (A) ve objektif (C) üst üste monte edilmiştir. Bir dik açılı ayna (D) uygun bağlantı sağlamak için farklı açılardan lif (E) görüntülenmesini sağlar.

Şekil 4,
Şekil 4. Yoğunluk bilgileri. Yoğunluğu Profil yayılma 5 cm sonra ışın yayılır. Resmin genişliği 250 mm.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Fiber iĢlemdir olarak, kırılma indisi profili çünkü her ikisi de, orijinal lif şeritlerin çapraz geçişleri ve aynı zamanda, çünkü çekme işleminde elyaf çapı varyasyonları, bir metre fazla sabit kalmaz. Biz daha istikrarlı bir beraberlik süreci burada rapor ile karşılaştırıldığında daha uzun lif uzunlukları üzerinde değişmeyen bir fiber optik imal için yardımcı olacaktır bekliyoruz.

Lif ucu SEM görüntüleme için bir örnek hazırlarken, biz örnek yeterince uzun bir süre (~ 3 dk) için% 70 e thyl alkol solüsyonu kalır ve doğru sıcaklık (65 ° C) kalmasını sağlamak gerekir . Örnek çok daha uzun PMMA üst tabakası uzak aşındırma için gereken 3 dakika daha e thyl alkol çözüm kalırsa, fiber ucu parçalanır olabilir.

, Polimer elyafa SMF630hp lif-bağlama popo, bu olay lif olarak kapatmak için mümkün olması önemlidir Bu düzensiz lif ulaşmadan önce polimer fiber demetinin önemli difraktif genişlemesini önlemek için. Ayrıca çiftlerde ışık saçılması azaltmak için bir dizin eşleştirme sıvı kullanmanız gerekir.

Biz düzensiz lif sonunda yüzüne olayın alanında hareket çıkışında yerelleştirilmiş ışınının konumunu değiştirir dikkat etmelisiniz. Anderson lokalizasyonu istatistiksel doğadan beklendiği gibi polimer fiber farklı bölgelerinde, biz, lokalize ışın yarıçapı farklılıklar görüyoruz. Bu varyasyonun bazıları da fiber ucunun cila kalitesini bağlanabilir. Cilalı lif gösterir SEM görüntü olarak, lehçe kalitesi elyaf sonu tüm bölgelerde aynı değildir. Bu sınırlama nedeniyle, biz her bir deney için fiber uç arasında bulabildiğim en küçük lokalize yerinde kullanılan ve sonra en iyi lokalize nokta Mahallesi'nde kalan ölçümler yapılmaktadır.

ontent "> ortam gürültüsünü Çıkarma lokalize demetinin ışın yarıçapı hesaplamak için çok önemlidir. kaldırılmaz ise, ortam gürültüsü CCD kiriş profil görüntüleri ışın yarıçapı hesaplanmasında bir hata neden olabilir. Biz bizim analiz kalibre biz 633-nm dalga boyunda SMF630hp elyaf için yaklaşık 4 mikron ışın çapı için doğru değeri elde emin olun.

Kayıpsız malzemeler için Referans 11,12 polimer bozukluğu lifler ışık lokalizasyon sayısal modelleme dalga tamamen güç herhangi bir zayıflama olmadan fiberin enine yönlerde sınırlı olduğunu göstermektedir. Öte yandan, elyaf malzeme emme önemli olup fiber zayıflatma 0,5 düzeyinde olan - 1.0 dB / cm. Biz kayıp silika bazlı bozukluğu lifleri oldukça düşük olmasını bekliyoruz.

Gelecekte, imalat pr geliştirerek düzensiz liflerin kaybı özelliklerini iyileştirmek öngörürsünüzocedure (örneğin daha istikrarlı bir beraberlik süreci) ve aynı zamanda daha düşük kaybı bileşenleri kullanarak. İdeal düzensiz fiber optik% 50 oranında rastgele hava delikli cam oluşacaktır. Biz Ref. 12'de gösterildiği gibi, biz bekliyoruz lokalize ışın yarıçapı azaltılmış varyasyonları iki malzeme sonuçlarının kırılma endekslerinde büyük fark. Yakın zamanda 17. Ref bozukluğu hava delikli siteleri ile cam optik fiber bizim ilk sonuçlarını sundu ve cam tabanlı bozukluğu lifler gelecekteki ilerleme tahmin.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarlarının olmadığını beyan ederim.

Acknowledgments

Bu araştırma, Ulusal Bilim Vakfı hibe sayısı 1029547 tarafından desteklenmektedir. Yazarlar ilk lif bölümleri ve son fiber optik çizilen sağlamak için Paradigma Optik Inc DJ Welker kabul etmek istiyorum. Yazarlar ayrıca Steven Hardcastle ve SEM görüntüleme için Heather A. Owen kabul.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
poly (methyl methacrylate) (PMMA)  
polystyrene (PS)  
70% ethyl alcohol solution at 65 °C  

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Anderson, P. W. Absence of diffusion in certain random lattices. Phys. Rev. 109, 1492-1505 (1958).
  2. John, S. Strong localization of photons in certain disordered dielectric super lattices. Phys. Rev. Lett. 58, 2486-2489 (1987).
  3. Anderson, P. W. The question of classical localization: a theory of white paint? Phil. Mag. B. 52, 505-509 (1985).
  4. Wiersma, D. S., Bartolini, P., Lagendijk, A., Righini, R. Localization of light in a disordered medium. Nature. 390, 671-673 (1997).
  5. Dalichaouch, R., Armstrong, J. P., Schultz, S., Platzman, P. M., McCall, S. L. Microwave localization by two-dimensional random scattering. Nature. 354, 53-55 (1991).
  6. Lagendijk, A. D., de Vries, P. Transverse localization of light. Phys. Rev. Lett. 62, 47 (1989).
  7. Schwartz, T., Bartal, G., Fishman, S., Segev, M. Transport and Anderson localization in disordered two dimensional photonic lattices. Nature. 446, 52-55 (2007).
  8. Szameit, A., Kartashov, Y. V., Zeil, P., Dreisow, F., Heinrich, M., Keil, R., Nolte, S., Tunnermann, A., Vysloukh, V. A., Torner, L. Wave localization at the boundary of disordered photonic lattices. Opt. Lett. 35, 1172-1174 (2010).
  9. Martin, L., Giuseppe, G. D., Perez-Leij, A. a, Keil, R., Dreisow, F., Heinrich, M., Nolte, S., Szameit, A., Abouraddy, A. F., Christodoulides, D. N., Saleh, B. E. A. Anderson localization in optical waveguide arrays with off-diagonal coupling disorder. Opt. Express. 19, 13636-13646 (2011).
  10. Lahini, Y., Avidan, A., Pozzi, F., Sorel, M., Morandotti, R., Christodoulides, D. N., Silberberg, Y. Anderson localization and nonlinearity in one-dimensional disordered photonic lattices. Phys. Rev. Lett. 100, 013906 (2008).
  11. Karbasi, S., Mirr, C. R., Yarandi, P. G., Frazier, R. J., Koch, K. W., Mafi, A. Observation of transverse Anderson localization in an optical fiber. Opt. Lett. 37, 2304-2306 (2012).
  12. Karbasi, S., Mirr, C. R., Frazier, R. J., Yarandi, P. G., Koch, K. W., Mafi, A. Detailed investigation of the impact of the fiber design parameters on the transverse Anderson localization of light in disordered optical fibers. Opt. Express. 20, 18692-18706 (2012).
  13. Karbasi, S., Koch, K. W., Mafi, A. Multiple-beam propagation in an Anderson localized optical fiber. Opt. Express. 21, (2013).
  14. Abdi, O., Wong, K. C., Hassan, T., Peters, K. J., Kowalsky, M. J. Cleaving of solid single mode polymer optical fiber for strain sensor applications. Opt. Commun. 282, 856-861 (2009).
  15. Karbasi, S., Koch, K. W., Mafi, A. A modal perspective on the transverse Anderson localization of light in disordered optical lattices. arXiv. 1301.2385v1, (2013).
  16. Paradigm Optics [Internet]. , Paradigm Optics, Incorporated. Available from: http://www.paradigmoptics.com/ (c2000-2012).
  17. Karbasi, S., Hawkins, T., Ballato, J., Koch, K. W., Mafi, A. Transverse Anderson localization in a disordered glass optical fiber. Opt. Mater. Express. 2, 1496-1503 (2012).

Tags

Fizik Sayı 77 Kimya Optik Fizik (Genel) Enine Anderson Yerelleştirme Polimer Fiber Optik Saçılma Rastgele Video Fiber Optik Malzemeler elektromanyetik optik fiberler optik malzemeler optik dalga kılavuzları fotonik dalga yayılımı (optik) fiber optik
Işık Enine Anderson lokalizasyonu Düzensiz Polimer Fiber Optik imalatı ve Karakterizasyonu
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Karbasi, S., Frazier, R. J., Mirr,… More

Karbasi, S., Frazier, R. J., Mirr, C. R., Koch, K. W., Mafi, A. Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light. J. Vis. Exp. (77), e50679, doi:10.3791/50679 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter