Method Article

تنفيذ التداخل المرجعي لNanodetection

DOI:

10.3791/51133

⸱

April 26th, 2014

 ,  , 
1Department of Electrical and Computer Engineering, University of Victoria

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويستخدم تقنية تداخل المرجعية، والتي صممت لإزالة الضوضاء غير المرغوب فيها غضب ليزر لnanodetection، لبحث عاملا microcavity جودة فائقة. وتقدم الإرشادات للتجميع، والإعداد، والحصول على البيانات، إلى جانب عملية القياس لتحديد عامل الجودة تجويف.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هو الطراز وتداخل الألياف استقرت حراريا وميكانيكيا مناسبة لفحص عامل microcavities جودة فائقة. بعد تقييم مجموعتها الطيفية الحرة (FSR)، يتم وضع وحدة بالتوازي مع نظام تفتق-microcavity الألياف ثم معايرة من خلال عزل والقضاء على التحولات العشوائية في تردد الليزر (ليزر أي ضجيج غضب). لتحقيق تقاطع تفتق-microcavity وتعظيم الطاقة الضوئية التي يتم نقلها إلى مرنان، يتم سحبها واحد وضع الألياف البصرية الدليل الموجي. المحاليل المحتوية على nanobeads البوليسترين ثم يتم إعداد ونقل جوا إلى microcavity من أجل إثبات قدرة النظام على الشعور ملزمة لسطح microcavity. البيانات بعد معالجتها، عبر منحنى التكيف المناسب، والذي يسمح للقياسات عالية الدقة للعامل الجودة فضلا عن التآمر من المعلمات التي تعتمد على الوقت، مثل الطول الموجي والتردد الرنانة الانقسام التحولات. من قبل بعنايةتفتيش الخطوات في زمن الاستجابة المجال والتحول في استجابة التردد المجال، ويمكن قياس هذا الصك الأحداث ملزمة منفصلة.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد ارتفعت الفائدة الأبحاث بشكل كبير على استخدام وضع يهمس-معرض (WGM) microcavities لغرض nanodetection وbiosensing 1-8. وهذا ينطوي على عامل الجودة عالية جدا (س) تجاويف البصرية التي يجيدون في تحديد الجزيئات البيولوجية ضئيلة، وصولا الى مستوى بروتين واحد 2. وهذا هو، ورصد التحولات في صدى وتردد الانقسام لنقل مع حساسية غير عادية 9-11 يمكن تمكين حبسها تجويف من الطاقة الضوئية ضمن حجم صغير وضع. الاختلافات في الخصائص البصرية للمرنان هي السبب في هذه التحولات، والتي بدورها تأتي من الربط من جزيئات منفصلة أو النانوية. والمثال أقل تطورا من بنية WGM ثلاثية الأبعاد لمثل هذه التطبيقات هو المكروية السيليكا، والتي ي....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. مرجع التداخل البناء وFSR القياس

  1. إنشاءات
    1. إنشاء مربع الاكريليك مكشوفة. وينبغي أن يكون هذا الهيكل كبيرة بما يكفي لتناسب بشكل مريح إلى 16 × 16 في في × 16 في مربع الستايروفوم.
    2. افتعال وحدة رفوف 3 مراحل لإيواء المكونات البصرية، والتي سوف تجلس في مكشوفة مربع الاكريليك وسيتم المغلقة تماما من قبل مربع الستايروفوم لعزل الحراري. يجب أن يكون اثنين من الثقوب مرتفعة على مربع الستايروفوم الان للسماح للألياف للدخول ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

بعد اتباع البروتوكول، آثار يمكن تجميعها وتركيبها. الشكل 3A يظهر هيكل صدى نموذجية من المكروية كما وردت في شريط الفيديو، الذي لوحظ تردد تقسيم في وسط DPBS. تناسب الأقل مربع إلى وظيفة مزدوجة Lorentzian يشير إلى أن عامل الجودة من الانخفاضات صدى اليمنى واليسرى على التوالي 2.1 × 10 8 و 3.8 × 10 8 في بيئة مائية. ويتم الحصول على الترددات الضوئية من FWHM بمقارنة الطيف تجويف مع إشارة تداخل في الشكل 3B، والتي تعطي قياس عالية الدقة لQ. مل.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هذا الإعداد الحالية قادرة على تحقيق مجموعة متنوعة من microcavities WGM، مثل microdisks، المجهرية، وmicrotoroids، دون الحاجة إلى أي مراقبة ردود الفعل لمصدر الليزر التحقيق. وهناك نسبة كبيرة إشارة إلى الضوضاء (SNR) للكشف ويمكن الحصول على ويرجع ذلك إلى التحسينات خطوة التحول التي تقدمها طول المسار والآثار الناجمة عن ارتداد مبعثر الجسيمات. بالنظر إلى البساطة والتكلفة المنخفضة للتداخل الإشارة نفسها، وهذا الأسلوب هو أسلوب فعال للدراسة أو استغلال خصائص تجاويف WGM.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

والكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

فإن الكتاب أود أن أشكر شوان دو للبناء المخطط المفاهيمي في الشكل 1. وقد تم تمويل هذا العمل من المنح المقدمة من العلوم الطبيعية والهندسة مجلس البحوث (NSERC) من كندا.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
البوليسترين  المجهرياتPolyScience
Dulbecco s محلول ملحي مخزن بالفوسفات (DPBS)Life Technologies14190
نظام تحديد المواقع النانوية الكهرضغطيةPhysik InstrumenteP-611.3S
كاشف ضوئي متوازنThorlabsPDB120A
كاشف ضوئينيوبورت1801-FC
3 ديسيبل مقرنة اتجاهية من الأليافالضوئية ThorlabsFC632-50B
10 ديسيبل الألياف الضوئية اتجاهية مقرنةThorlabsFC632-90B
وحدة التحكم في الاستقطاب الإسقاط الضوئياتالعامةPLC-003-S-25
مولد وظيفةHewlett-Packard33120A
الانصهار جهاز الربطإريكسونFSU-925
راسم الذبذبات عالي السرعة   ؛الترجمةDS09404A
مع وحدة تحكمThorlabsMTS25-Z8E
الألياف الضوئية أحادية الوضع ، 600-800 نانومتر ، & Oslash ؛ 125 و مو ؛ m الكسوةThorlabsSM600
الطيف الكهربائي في الوقت الحقيقيTektronixمحلل الطيف البصري RSA3408B
Agilent70951A
632.5 – 637 نانومتر ليزر قابل للضبطتركيز جديدTLB-6304
مضخة ترشيحKNF
منظف بالموجات فوق الصوتيةالموجات فوق الصوتيةPowersonic 1100D
ميني دوامةVWRVM-3000
جهاز طرد مركزيبيكمان كولترميكروفيوج 22R
مرحلة الآلية Agilent محلل قمة

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Vahala, K. J. Optical microcavities. Nature. 424 (6950), 839-846 (2003).
  2. Lu, T., et al. High sensitivity nanoparticle detection using optical microcavities. PNAS. 108 (15), 5976-5979 (2011).
  3. Vollmer, F., Arnold, S.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Reference InterferometerWhispering Gallery ModeNanoparticle DetectionFiber Taper MicrocavityLaser Jitter Noise SuppressionAdaptive Curve FittingQuality Factor MeasurementResonant Wavelength ShiftFrequency Splitting AnalysisPolystyrene Nanobeads Sensing

Related Articles