Se presenta un protocolo para la fabricación de cavidades de cristal fotónico 1-D en fibras de sílice de diámetro sublongitud de onda (nanofibras ópticas) utilizando femtosegundo ablación inducida por láser.
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Artículo de método
La fabricación de 1-D de cristal fotónico cavidad en un nanofibras Uso de ablación inducida por láser de femtosegundo
En este artículo
Resumen
Resumen
Se presenta un protocolo para la fabricación de 1-D de cristal fotónico (APS) en cavidades sublongitud de onda de diámetro fibras ópticas afiladas, nanofibras ópticas, utilizando femtosegundo ablación inducida por láser. Se demuestra que miles de periódicos nano-cráteres se fabrican en una nanofibra óptica irradiando con un solo pulso de láser de femtosegundo. Para una muestra típica, nano-cráteres periódicas con un período de 350 nm y con un diámetro que varía gradualmente desde 50 hasta 250 nm en una longitud de 1 mm se fabrican en una de nanofibras con un diámetro de alrededor de 450 a 550 nm. Un aspecto clave de la nanofabricación de este tipo es que la nanofibra en sí actúa como una lente cilíndrica y enfoca el haz láser de femtosegundo en su superficie sombra. Por otra parte, la fabricación de un solo tiro lo hace inmune a las inestabilidades mecánicas y otras imperfecciones de fabricación. Tales periódicas nano-cráteres en nanofibras, actúan como un 1-D APS y permiten la reflexión fuerte y de banda ancha mientras se mantiene la alta transmisión de la banda de parada. También se presenta un método para controlar el perfil de la matriz de nano-cráter de fabricar cavidades fotónico apodizada y defectos inducidos en la nanofibra. La fuerte confinamiento del campo, tanto transversal como longitudinal, en las cavidades de APS de nanofibras y la integración eficiente de las redes de fibra, puede abrir nuevas posibilidades para aplicaciones nanofotónicos y ciencia de la información cuántica.
Introducción
confinamiento fuerte de la luz en los dispositivos nanofotónicos ha abierto nuevas fronteras en la ciencia óptica. Tecnologías de nanofabricación modernas han permitido la fabricación de cristal fotónico 1-D y 2-D (APS) cavidades para nuevas perspectivas en la acción láser 1, 2 y detección de aplicaciones de conmutación óptica 3. Por otra parte, una fuerte interacción luz-materia en estas cavidades APS ha abierto nuevas vías para la ciencia de la información cuántica 4. Aparte de cavidades APS, nanocavidades plasmónicas también han mostrado prometedoras perspectivas
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Protocolo
PRECAUCIÓN: Use gafas de seguridad y evitar estrictamente la exposición directa a la lámpara UV y todos los láseres, incluyendo el láser de femtosegundo. Use un traje de sala limpia y guantes para evitar la contaminación. Desechar la basura cualquier fibra adecuada en la caja de basura designada.
1. Preparación de nanofibras
- Utilice una stripper recubrimiento de fibra para despojar a la camisa de polímero de la fibra óptica monomodo en una longitud de 5 mm en dos lugares separados por 200 mm. Limpiar las dos partes peladas mecánicamente utilizando sala limpia trapo mojado en metanol. Sumergir la fibra entre estas dos partes des....
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Resultados
La Figura 2 muestra la imagen SEM de un segmento típico de la muestra de nanofibras fabricado. Esto demuestra que periódicos nano-cráteres se forman en el lado de sombra de la nanofibra, con una periodicidad de 350 nm correspondientes bien a la red de interferencia. El recuadro muestra la vista ampliada de la muestra. La forma de los nano-cráteres es casi circular y el diámetro de un típico nano-cráter es de alrededor de 210 nm.
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Discusión
El efecto de lente de la nanofibra juega un papel importante en la técnica de fabricación, creando de esta manera nano-cráteres en la superficie de la sombra de nanofibras (que se muestra en la Figura 2). El efecto de lente de la nanofibra también hace que el proceso de fabricación robusta para cualquier inestabilidades mecánicas en la dirección transversal (eje Y). Por otra parte, debido a la irradiación de un solo disparo, las inestabilidades a lo largo de los otros ejes no afectan a la fabricación co.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado por la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón (JST) a través del Programa de Innovación Estratégica. KPN agradece el apoyo de una subvención para la investigación científica (subvención n.º 15H05462) de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (JSPS).
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Láser de femtosegundo coherente | Inc. | Libra HE | |
| Ibsen Photonics | a medida | ||
| Ishihara Sangyo | ONME | ||
| ADC | PicoTech | , ADC-24 | |
| Fibra monomodo | Fujikura | , FutureGuide-SM | |
| Fuente de banda ancha | NKT Photonics | , SuperK EXTREME, | |
| CW, Tunable Laser | Coherent Inc. | MBR-110 | |
| Analizador de espectro (Espectro de transmisión) | Thermo Fisher Scientific | Nicolet 8700 | |
| Analizador de espectro (Espectro de reflexión) | QE65000 | ||
| CCD | de Ocean Optics Medidor de potencia Thorlabs | DCC1545M | |
| Thorlabs | D3MM | ||
| Pt-Coater | Vacuum Device Inc. | MSP-1S | |
| Microscopio electrónico de barrido | Keyence | VE-9800 | |
| Epoxi curable UV | NTT-AT | AT8105 | |
| Fotodiodo | ThorLabs | PDA 36A-EC | |
| Toallita para sala limpia | TExWipe | TX-404 | |
| Decapante de recubrimiento de fibra | NTT-AT | Alicates de fibra 250 μ m | |
| Cubreobjetos | Matsunami Glass IND,LTD | NEO micro cubreobjetos 0,12-0,17 mm | |
| PZT | NOLIAC | NAC 2011-H20 | |
| Platina de lente cilíndrica | NewPort | M-481-A | |
| Etapas Y, Z | Chuo Precision Industrial Co., LTD. | LD-149-C7 | |
| Etapa de rotación | SIGMA KOKI | KSPB-1026MH | |
| Etapa Z (1), etapa Z (2) | NewPort | M-460P |
Referencias
- Painter, O. J., et al. Two-Dimensional Photonic Band-Gap Defect Mode Laser. Science. 284, 1819-1821 (1999).
- Loncar, M., Scherer, A., Qiu, Y. Photonic crystal laser sources for chemical detection. Appl. Phys. Lett. 82, 4648(2003).
- Tanabe, T., Notomi, M., Mitsugi, S., Shinya, A., Kuramochi, E.
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Reimpresiones y permisos
