Name: Fabricación y Caracterización de Polímeros desordenados Fibras ópticas para Transversal Anderson Localización de Luz (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-07-29T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 19 s
Description: Aprende a fabricar y caracterizar fibras ópticas de polímero desordenado para localización transversal de Anderson de luz. Este método utiliza PMMA y poliestireno para guiado de ondas innovador.

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Esta investigación es apoyada por la subvención número 1029547 de la National Science Foundation. Los autores desean agradecer DJ Welker de Paradigm Optics Inc. para proporcionar los segmentos de fibra iniciales y el nuevo trazado de la fibra óptica final. Los autores también reconocen Steven Hardcastle y Heather A. Owen para SEM de imágenes.

1. Fabricación de una desordenada fibra óptica de polímero <ol><li> Esparza alrededor de 200 de los hilos de PMMA sobre una mesa y difundir el mismo número de hebras de PS en la parte superior de la PMMA. Mezclar y rehacer los hilos. Repita este procedimiento hasta 40.000 líneas de PMMA se mezclan al azar, con 40.000 líneas de PS. </li><li> Montar los hilos mezclados al azar en una preforma cuadrada con un ancho de banda de alrededor de 2,5 pulgadas. </li><li> Dibujar la preforma en una fibra óptica con un diámetro de 250 micras. La preforma se dibuja en la óptica del paradigma Incorporated utilizando su procedimiento estándar 16. </li></ol> 2. Imágenes del Índice de Perfil de refracción de la fibra desordenado <ol><li> Utilice un SEM Topcon tales como ABT a la imagen del perfil de índice de refracción de la fibra óptica resultante. </li><li> Sumergir las muestras de polímero de fibra óptica en nitrógeno líquido durante 10 min y luego romper por la mitad. </li><li> Sumerja las puntas rotas de las muestras en alcohol etílico. Keep la temperatura de la solución a aproximadamente 65 ° C. Dejar las muestras en la solución durante aproximadamente 3 minutos, hasta que el alcohol etílico disuelve los sitios de PMMA en la fibra. </li><li> Cubra cada muestra con una capa de 10 nm de espesor de Au / Pd y colocar la muestra en la cámara del SEM. </li></ol> 3. Preparación de las muestras para la caracterización de la fibra óptica <ol><li> Preparar muestras de 5 cm de longitud de fibra. </li><li> Calentar una hoja curva a 65 ° C, y la fibra a 37 ° C. Uso de las temperaturas adecuadas impide la deformación de la punta de la fibra que puede ocurrir en el proceso de escisión. </li><li> Alinear la punta de la fibra en una superficie de corte, de modo que un lugar limpio, cortada perpendicular se puede hacer. Coloque la hoja en el lado de la fibra, y luego rodar rápidamente a través. </li><li> Inspeccione la punta de la fibra usando un microscopio óptico para asegurarse de que la punta de la fibra se corta perpendicularmente a los lados de la fibra. Mantenga la cuchilla de afeitar a un ángulo recto en el proceso de escisión para evitar la inclinación de thpunta e. </li><li> Utilice papel de limpieza tales como Thorlabs LFG03P Aluminio Papel óxido de pulido (0,3 m) para pulir las muestras de fibras. Para pulir el extremo de la fibra, mantenerlo en un par de pinzas, con las pinzas agarre de la fibra de aproximadamente 1,5 mm de distancia de la cara que se está puliendo. Dibuje la fibra sobre el papel de una pulgada de largo en forma de 8 en forma de caminos, aproximadamente ocho veces. Caminos Figure-8 con forma de asegurarse de que todo el consejo es pulido. </li></ol> 4. La medición del perfil de la viga de la viga propaga en las muestras de fibra <ol><li> Pareja el láser de He-Ne en una fibra SMF630hp utilizando un objetivo de 20X y dos espejos planos. Colocar los espejos planos en escenarios con dos grados de libertad. Coloque el objetivo en un escenario con tres grados de libertad. Inicialmente mantener la fibra SMF una distancia de 8 mm de la punta objetivo. Utilizando los mandos de los titulares de espejo y el soporte objetivo, ilumine la luz láser a la punta de la fibra. Conectar el otro lado de la SMF a un medidor de potencia. Pareja de energía en el SMF usando los mandos de los titulares de espejo, así como las perillas transversales en el soporte de objetivo. La eficiencia de acoplamiento se puede aumentar significativamente mediante el uso de la perilla de posicionamiento longitudinal en el soporte de objetivo. Una potencia acoplada de 1 mW es suficiente para las mediciones. </li><li> Pareja la fibra SMF630hp a la fibra óptica de polímero usando Thorlabs MAX343 etapa motorizada. La platina motorizada se puede mover en las tres direcciones cartesianas. Uso de los grados transversales de las libertades, par la fibra SMF para el centro de la punta de la fibra de polímero. Usando el desplazamiento longitudinal de la etapa, colocar la fibra SMF tan de cerca como sea posible a la fibra de polímero. Un pequeño espacio de aire entre el SMF y fibra de polímero reduce la expansión de la viga. Toda la configuración en una segunda etapa motorizado que se desplaza en la dirección longitudinal. La segunda etapa motorizada se utiliza para la formación de imágenes como se describe en 4.4. </li><li> El uso de un m ópticoicroscope y un espejo en ángulo recto, supervisar la posición de la SMF y fibra de polímero para asegurarse de que el equipo SMF está acoplado en el centro de la fibra de polímero, y que el espacio de aire entre las dos fibras es tan pequeña como sea posible. Una pequeña inclinación en la punta de la fibra de polímero o deformaciones en la punta de la fibra de polímero debido a la escisión o pulir procesos puede limitar el espacio de aire mínimo entre SMF y fibra de polímero. Un pequeño espacio entre las fibras es necesario porque la fibra SMF debe ser capaz de moverse en la punta de la fibra de polímero. Coloque el SMF en el centro de la fibra de polímero únicamente para hacer más fácil el proceso de acoplamiento. Durante el experimento, transversalmente barrer el haz incidente que sale de la SMF a través de la punta de la fibra de polímero para observar la localización en diferentes regiones de la fibra de polímero. </li><li> Utilice una cámara CCD haz de perfiles para medir la salida de la fibra utilizando un objetivo de 40X. En primer lugar, saturar la cámara CCD para monitorizar los límites de la fibra de polímero.Utilizando los botones en el soporte objetivo, asegúrese de que los límites de fibra de polímero se pueden observar en el CCD. </li><li> Usa una etapa motorizada que se mueve toda la configuración (descrito en 4.2) longitudinalmente, asegurarse de que la imagen en el CCD se centra moviendo la configuración de distancia o hacia el objetivo de 40X, mientras que el CCD y objetivo son fijos. Como una métrica para enfocar, un perfil de captación de imagen sobre el CCD debe tener el tamaño mínimo en el foco. Una imagen enfocada del haz no debe ser bobinado visualmente. </li><li> Mueva el haz incidente en la punta de entrada y medir la intensidad del haz de salida para diferentes posiciones del haz incidente. Recabar datos con 5 posiciones diferentes del haz incidente. Llevar a cabo las mediciones de 20 muestras de fibra y recoger un total de 100 mediciones diferentes. </li></ol>

<ol><li>Anderson, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Absence+of+diffusion+in+certain+random+lattices%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev%22%5BJournal%5D)">Absence of diffusion in certain random lattices.</a> Phys. Rev. 109, 1492-1505 (1958).</li>
<li>John, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strong+localization+of+photons+in+certain+disordered+dielectric+super+lattices%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Strong localization of photons in certain disordered dielectric super lattices.</a> Phys. Rev. Lett. 58, 2486-2489 (1987).</li>
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<li>Karbasi, S., Koch, K. W., Mafi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiple-beam+propagation+in+an+Anderson+localized+optical+fiber%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Multiple-beam propagation in an Anderson localized optical fiber.</a> Opt. Express. 21, (2013).</li>
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<li>Karbasi, S., Koch, K. W., Mafi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+modal+perspective+on+the+transverse+Anderson+localization+of+light+in+disordered+optical+lattices%5BTitle%5D)+AND+%22arXiv%22%5BJournal%5D)">A modal perspective on the transverse Anderson localization of light in disordered optical lattices.</a> arXiv. 1301.2385v1, (2013).</li>
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</ol>

Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.

En el proceso de estiramiento de fibras, el perfil de índice de refracción no se mantiene constante durante más de un metro, tanto a causa de los cruzamientos de las hebras de fibra de originales y también debido a las variaciones del diámetro de la fibra en el proceso de sorteo. Esperamos que un proceso de sorteo más estable contribuirá a fabricar una fibra óptica que es invariable en longitudes de fibras más largas en comparación con los reportados aquí. En la preparación de una muestra pa...

En un trabajo teórico de PW Anderson 1, se demostró que en la presencia de un trastorno en el sistema electrónico cuántica, se detiene el proceso de difusión y los estados electrónicos localizada desarrollan. Localización de Anderson es un fenómeno ondulatorio que también puede producirse por ondas clásicas, como la luz. Dado que la predicción teórica de la localización de Anderson en la óptica 2,3, ha habido muchos esfuerzos para realizar este fenómeno experimentalmente con ondas electromagnéticas 4,5. Sin embargo, ha sido muy difícil de lograr fuerte localización debido a que las secciones transversales de dispersión ópticos son a menudo demasiado pequeña debido a la baja diferencia de índice de refracción de la mayoría de los materiales ópticos. En 1989, De Raedt et al. 6 demostró que es posible observar la localización Anderson en un sistema óptico desordenada cuasi-bidimensional con contrastes de bajo índice de refracción. Ellos mostraron que si el trastorno se limita al plano transversal de un puntalagating de onda en un medio longitudinalmente invariante, el haz puede permanecer confinada a una pequeña región en la dirección transversal debido a la fuerte dispersión transversal. Transversal localización de Anderson se observó por primera vez en guías de onda en dos dimensiones que se crearon utilizando patrones de interferencia en un cristal foto-refractiva 7. La sílice fundida es el otro medio que se ha utilizado para la observación transversal de la localización de Anderson 8,9, donde guías de ondas desordenadas se escriben utilizando pulsos de femtosegundos a lo largo de la muestra. La diferencia de índice de refracción de sitios desordenados en los sistemas mencionados anteriormente son del orden de 10 -4, por lo que el radio de la localización es bastante grande. Además, las guías de onda típicas no son por lo general más de varios centímetros, por lo tanto, pueden no ser práctico para aplicaciones de onda guiada. Se señala que la observación transversal de localización de Anderson en una guía de onda desordenado unidimensional se informó anteriormente en Ref 10. La fibra óptica desarrollado aquí tiene varias ventajas sobre las realizaciones anteriores de Anderson transversal localización para aplicaciones de onda guiada 11,12. En primer lugar, la gran diferencia de refracción de 0,1 entre los sitios de trastorno de los resultados de fibra en un pequeño haz localizada comparable con el radio del haz de fibras ópticas regulares. En segundo lugar, el polímero desordenado de fibra óptica puede ser mucho más largo que las guías de ondas desordenadas escritas externamente en cristales fotorrefractivas o sílice fundida. Pudimos observar transversal localización de Anderson en un 60 cm de longitud de fibra 11. En tercer lugar, el polímero desordenado de fibra óptica es flexible, por lo que es práctica para las aplicaciones a nivel de dispositivos del mundo real que se basan en el transporte de las ondas de luz en fibras 13. Con el fin de fabricar la fibra óptica desordenada, 40000 hebras de PMMA y 40.000 filamentos de PS fueron mezclados al azar, donde cada stry fue de 8 pulgadas de largo y 250 m de diámetro. Los hilos mezclados al azar se ensamblan en una sección transversal preforma cuadrado con un lado-anchura de aproximadamente 2,5 pulgadas. A continuación, la preforma se extrae a una fibra óptica cuadrada con un ancho de banda de alrededor de 250 micras (Figura 1). Para mezclar aleatoriamente las hebras de fibra originales, extendemos una capa de hilos de fibra de PMMA en una mesa grande, agregamos una capa de hilos de fibra de PS, y luego las mezclamos aleatoriamente juntos. El procedimiento se repitió varias veces hasta que se obtuvo una buena mezcla aleatoria. Se utilizó un microscopio electrónico de barrido (SEM) para la imagen del perfil del índice de refracción del polímero desordenado de fibra óptica. Técnicas de escisión regular, tales como el uso de una cuchilla calentada agudo no se pueden utilizar para preparar las muestras de fibra para la formación de imágenes SEM de la extremo de la fibra para mapear su perfil de índice de refracción, debido a daños de la hoja de la morfología del extremo de la fibra. Pulido de la fibra tiene un efecto perjudicial similar sobre thcalidad e del extremo de la fibra. Para preparar muestras de alta calidad para la formación de imágenes SEM, nos sumergimos cada fibra en nitrógeno líquido durante varios minutos y luego se rompió la fibra, si se hace sobre muestras suficientes de fibra, este método da como resultado unas piezas de fibra de buenas (alrededor éxito 15% rate) con superficies de gama muy alta calidad y sin problemas para la formación de imágenes SEM. A continuación, utiliza un 70% de acetato de solución de alcohol a 60 ° C durante aproximadamente 3 minutos para disolver los sitios de PMMA en el extremo de la fibra; exposición más larga puede desintegrar todo el extremo de la fibra. A continuación, las muestras recubiertos con Au / Pd y los colocó en la cámara de SEM. El zoom en la imagen SEM de la desordenada polímero de fibra óptica se muestra en la Figura 2. Los sitios son de color gris claro PS y los sitios oscuros son PMMA. La anchura total de la imagen es de 24 micras, donde las características de tamaño mínimo en esta imagen son ~ 0,9 micras, que corresponden a los tamaños de sitios individuales de las hebras de fibra, después del proceso de sorteo. Con el fin de caracRize las propiedades de guía de onda de la fibra óptica desordenada, se utilizó un láser de He-Ne a 633 nm de longitud de onda. El láser de He-Ne está acoplado a un único modo de SMF630hp de fibra óptica con un diámetro del campo modal de alrededor de 4 micras, que luego se acoplan a tope-el polímero desordenado de fibra óptica utilizando una etapa de alta precisión motorizado. La salida se forma la imagen a continuación en una cámara CCD de perfiles de haz utilizando un objetivo de 40X. En la primera serie de experimentos, se optó por 20 muestras de fibras desordenadas diferentes, cada largos de 5 cm, la longitud de 5 cm fue elegido para que coincida con la longitud de propagación en nuestras simulaciones numéricas. Las simulaciones numéricas de la fibra trastornos son generalmente consume mucho tiempo, incluso en un clúster de computación de alto rendimiento con 1100 elementos. La localización de Anderson transversal completa de la longitud de onda de 633 nm ocurre sólo después de unos 2,5 cm de la propagación de 11,12, por lo tanto, se decidió que la longitud de 5 cm es suficiente para nuestros propósitos. Debido a la stochastic la naturaleza de la localización Anderson, que necesita para repetir tanto los experimentos y las simulaciones de 100 realizaciones, con el fin de recopilar estadísticas suficientes para comparar los valores experimentales y numéricos del diámetro medio del haz. En la práctica, 100 mediciones diferentes se obtienen tomando cinco mediciones espacialmente separados en cada una de las 20 muestras de fibras desordenadas diferentes. Es bastante difícil de preparar las fibras ópticas de polímero desordenado de mediciones, en comparación con fibras ópticas de vidrio. Por ejemplo, no se puede utilizar la escisión avanzada y herramientas de pulido y técnicas que están bien desarrollados para la fibra a base de sílice estándar. Un procedimiento de refinado para la escisión y pulido de fibras ópticas de polímero ha sido informado por el Abdi et al 14;. Usamos sus métodos con algunas modificaciones menores para preparar nuestras muestras de fibra. Con el fin de escindir un polímero desordenado de fibra óptica, una hoja curvada de X-Acto se calienta a 65 °; C, y la fibra a 37 ° C. La punta de la fibra se alinea en una superficie de corte de manera que un corte perpendicular limpio se puede hacer. La hoja se coloca en el lado de la fibra, y rápidamente se puso a través. El proceso de escisión todo debe hacerse tan rápido como sea posible para asegurar que las temperaturas de la hoja y la fibra no cambian considerablemente. Después de escisión de la fibra y la inspección bajo un microscopio óptico, el extremo de la fibra se pule utilizando hojas de lapeado de fibra estándar (0,3 m Thorlabs LFG03P papel de aluminio óxido de pulido) para asegurar que las imperfecciones menores se eliminan. Para pulir el extremo de la fibra, se llevó a cabo en un par de pinzas con las pinzas que sujetan la fibra de aproximadamente 1,5 mm de la superficie frontal es pulida. La fibra se dibuja sobre el papel de una pulgada de largo en forma de 8 en forma de caminos, aproximadamente ocho veces. Pulir los resultados de fibra en los bordes más suaves como a una inspección al microscopio óptico. Por otra parte, facilita la limpieza de acoplamiento adecuado a una ubicaciónpunto lizado en la fibra, que a su vez reduce la atenuación tanto en el acoplamiento y también en la distancia inicial de propagación antes de que se formó el punto localizado. Se utilizó una cámara de perfiles haz CCD de imagen de la intensidad del haz de salida. El perfil de intensidad de campo cercano fue capturado utilizando un objetivo de 40X. Con el fin de encontrar los límites de la fibra, que saturó el CCD mediante el aumento de la potencia de la luz entrante de la fibra SMF630hp. Después de detectar el perfil de intensidad del haz localizado con respecto a los límites, se establece el haz de perfilador CCD para la opción de auto-exposición. Se utilizó la imagen del perfil de intensidad con el fin de calcular el radio del haz efectivo. Con el fin de eliminar el efecto del ruido ambiental, que calibrado nuestro procedimiento de procesamiento de imágenes para garantizar que se obtiene el diámetro del haz esperado de la fibra SMF630hp. El valor promedio medido de la radio del haz y sus variaciones en torno al valor promedio de acuerdo bien con el numesimulaciones tricos, como se muestra en la Ref.. 11. El perfil de haz de salida en la fibra de polímero se deduce claramente un cambio en la posición del haz incidente, como se muestra en las Refs. 11,12,13. Un estudio exhaustivo del impacto de los parámetros de diseño tales como el sitio tamaños desorden y la longitud de onda incidente en el radio del haz del rayo localizada se presentó en las referencias. 12,15.

<table><tbody><tr><td>poli (metacrilato de metilo) (PMMA)</td><td></td><td></td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>poliestireno (PS)</td><td></td><td></td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Solución de alcohol etílico al 70% a 65 °C; C</td><td></td><td></td><td>&nbsp;</td></tr></tbody></table>

fabricación y caracterización de polímeros desordenados fibras ópticas para transversal anderson localización de luz

Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

Desarrollamos y caracterizar un trastorno de polímero de fibra óptica que utiliza transversal localización de Anderson como un mecanismo de guía de ondas novela. El polímero de fibra óptica desarrollado se compone de 80.000 filamentos de poli (metacrilato de metilo) (PMMA) y poliestireno (PS) que se mezclan y arrastrados a una sección transversal de la fibra óptica cuadrado con una anchura lateral de 250 micras al azar. Inicialmente, cada filamento es de 200 m de diámetro y 8 pulgadas de largo. Durante el proceso de mezcla de los cordones de fibras originales, las fibras se cruzan entre sí, sin embargo, una gran proporción de estirado garantiza que el perfil de índice de refracción es invariante a lo largo de la longitud de la fibra durante varias decenas de centímetros. La gran diferencia de índice de refracción de 0,1 entre los sitios desordenados resultados en un pequeño radio del haz localizado que es comparable con el radio del haz de fibras ópticas convencionales. La luz de entrada se pone en marcha a partir de una fibra óptica de modo único estándar por el método de acoplamiento a tope y el neahaz de salida r-campo de la fibra desordenada se forma la imagen utilizando un objetivo de 40x y una cámara CCD. El diámetro del haz de salida está de acuerdo con los resultados esperados de las simulaciones numéricas. La fibra óptica trastornos se presentan en este trabajo es la primera implementación a nivel de dispositivo de 2D localización de Anderson, y potencialmente se puede utilizar para los sistemas de comunicación óptica de corta distancia de transporte y la imagen.

La imagen SEM de la fibra de pulido se muestra en la Figura 1. La imagen de SEM en la Figura 1 muestra que, para la mayoría de las regiones de la punta de la fibra, la calidad de uñas es buena. La imagen SEM de las muestras de fibras con sus extremos disueltos en solución de alcohol etílico, la figura 2, muestra los sitios de PMMA en sitios oscuros y PS en colores grises. La imagen de SEM en la Figura 2 está ampliada en un ancho de 24 micras de la fibra...

Desarrollamos y caracterizar un trastorno de polímero de fibra óptica que utiliza transversal localización de Anderson como un mecanismo de guía de ondas novela. Esta fibra microestructurada puede transportar un pequeño haz localizado con un radio que es comparable con el radio del haz de fibras ópticas convencionales.

Fabricación y Caracterización de Polímeros desordenados Fibras ópticas para Transversal Anderson Localización de Luz

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

El objetivo general de este procedimiento es fabricar y caracterizar una fibra óptica desordenada para la localización transversal de Anderson de la luz. Esto se logra primero mezclando hebras de polimetilmetacrilato y poliestireno, y elaborando un preformado para el proceso de estirado. El segundo paso consiste en obtener imágenes del perfil del índice de refracción de la fibra estirada.Una vez que las fibras de PMMA se han disuelto, se utiliza microscopía electrónica de barrido. A continuación, las muestras de una fibra estirada se fracturan y pulen para la caracterización óptica de la localización de Anderson. El paso final consiste en probar las muestras en el montaje óptico iluminando la fibra desordenada con luz láser de helio-neón.Finalmente, el perfil de intensidad de salida del haz localizado se proyecta sobre un perfilador de haz con cámara CCD. Para mostrar la localización transversal de Anderson de la luz, comience distribuyendo aproximadamente 200 hebras de PMMA sobre una mesa y luego distribuya el mismo número de hebras de poliestireno encima del PMMA. Mezcle las hebras y colóquelas después hacia un lado.Repita este procedimiento hasta que 40.000 hebras de PMMA se mezclen aleatoriamente con 40.000 hebras de poliestireno. Luego, ensamble las hebras mezcladas aleatoriamente en una preforma cuadrada con lados de aproximadamente 2,5 pulgadas. A continuación, haga que una empresa especializada en este tipo de procedimiento estire la preforma en una fibra óptica con un diámetro de 250 micrones.Esto representa aproximadamente una reducción de 64.000 veces en el área de la sección transversal de las fibras originales. Luego, sumerja la fibra óptica de polímero en nitrógeno líquido durante unos 10 minutos, para poder obtener una fractura limpia. El nitrógeno líquido enfría rápidamente la fibra y la vuelve muy frágil a medida que las fibras se enfrían.Prepare un baño de alcohol etílico y caliéntelo a 65 grados Celsius. Después de 10 minutos, retire las fibras del nitrógeno líquido y quíebrelas rápidamente por la mitad. Rompa al menos 20 fibras para su análisis por imagen, ya que la tasa de éxito para obtener una superficie lisa aún es de solo aproximadamente el 15 %. A continuación, sumerja las puntas rotas de las muestras en alcohol etílico al 70 % durante unos tres minutos.Durante este tiempo, el alcohol etílico disuelve los sitios de PMMA en la fibra, dejando únicamente las fibras de poliestireno. A continuación, coloque las fibras sobre un portamuestras y recubra cada muestra con una capa de oro-paladio de 10 nanómetros de espesor. Luego, coloque las muestras recubiertas en la cámara del microscopio electrónico de barrido para obtener imágenes, utilizando un haz de electrones de cinco kilo electron voltios y un aumento que permita la mejor resolución de las fibras de 0,9 micrones de diámetro.Prepare muestras de fibra de aproximadamente 25 centímetros de longitud para caracterización óptica precalentando las fibras a 37 grados Celsius y utilizando una cuchilla curva calentada a 65 grados Celsius para cortarlas. Estas temperaturas evitan la deformación de la punta de la fibra que podría ocurrir durante el proceso de corte. A continuación, coloque una fibra sobre una superficie de corte de manera que se pueda realizar un corte perpendicular limpio a través de la punta.Luego coloque la hoja en el lateral de la fibra y gire rápidamente la hoja sobre ella. Mantenga la hoja de afeitar en ángulo recto con respecto a la fibra en todo momento. Inspeccione la punta de la fibra utilizando un microscopio óptico para asegurarse de que la punta de la fibra esté cortada perpendicularmente a los lados de la fibra.Esto permite un acoplamiento mejorado más adelante en el procedimiento. A continuación, pulir cada fibra una por una sujetándolas a 1,5 milímetros de un extremo y pasando la fibra una pulgada de largo a través de trayectorias en forma de número ocho sobre papel de pulido de óxido de aluminio de 0,3 micrones.Realice aproximadamente ocho bucles para asegurar que toda la punta quede pulida. Luego, acople un láser de helio-neón que emite una longitud de onda de luz de 633 nanómetros a una fibra SMF 630 HP de cuatro micrones de diámetro. Para lograr esto, primero coloque un objetivo de 20 x sobre una plataforma con tres grados de libertad.Coloque también dos espejos planos con dos grados de libertad. Coloque inicialmente la fibra de modo simple (SMF) a ocho milímetros de distancia de la punta del objetivo, luego reposicione los espejos y el objetivo para dirigir la luz láser hacia la punta de la fibra. Una vez alineado, conecte el otro extremo de la fibra SMF a un medidor de potencia.Continúe ajustando la posición de los espejos y del objetivo hasta alcanzar una potencia acoplada de un milivatio. Un milivatio es una potencia suficiente para las mediciones de caracterización de la fibra. A continuación, acople la fibra SMF 630 HP a la fibra óptica polimérica.Utilizando una plataforma motorizada, debe ser posible mover la plataforma motorizada en las tres direcciones cartesianas. Primero, centre los dos fibras juntos utilizando el control transversal. Luego, use el desplazamiento longitudinal para mover la fibra de fibra monomodo (SMF) lo más cerca posible de la fibra polimérica.Un espacio de aire más pequeño entre la fibra de fibra monomodo (SMF) y la fibra polimérica reducirá la expansión del haz. A continuación, coloque todo el montaje sobre una segunda plataforma motorizada que se mueve en la dirección longitudinal. La segunda plataforma motorizada se utilizará para alinear el haz con la cámara CCD.Luego, observe la posición de las fibras utilizando un microscopio óptico y un espejo con ángulo recto. Una pequeña inclinación o deformación en la punta de la fibra polimérica debido a los procesos de corte o pulido puede limitar el espacio de aire mínimo entre la fibra de SMF y la fibra polimérica. A continuación, utilice un perfilador de haz con cámara CCD para medir la salida de la fibra utilizando un objetivo de 40 x.Primero, sature la cámara CCD para monitorear los límites de la fibra polimérica utilizando los controles del soporte del objetivo. Asegúrese de que los límites de la fibra polimérica sean observables en la cámara CCD. Luego, utilice la platina motorizada para enfocar la imagen en la cámara CCD moviendo el conjunto alejándolo o acercándolo al objetivo de 40 x, mientras la cámara CCD y el objetivo permanecen fijos.Finalmente, barrer transversalmente el haz incidente que sale de la fibra monomodo (SMF) a través de la punta de la fibra polimérica para observar la localización en diferentes regiones de la fibra polimérica. Medir la intensidad del haz de salida para distintas posiciones del haz incidente con las luces apagadas. Recopilar datos en cinco posiciones diferentes del haz incidente y realizar las mediciones en 20 muestras de fibra, para un total de 100 mediciones distintas.Se promedian 100 mediciones diferentes de los perfiles del haz para mostrar la localización transversal de Anderson en la fibra. Aquí se muestra el producto final de una punta de fibra de polímero pulida. La imagen del microscopio electrónico de la punta de fibra de polímero muestra que la mayoría de las regiones terminan quedando bien pulidas tras seguir este protocolo.Cuando las fibras de metacrilato de polimetilo se disuelven y solo queda etanol, permanecen únicamente las fibras de poliestireno. Esto es lo que se conoce como el perfil de índice de refracción, que muestra fácilmente la disposición de las fibras de poliestireno y metacrilato de polimetilo. Aquí se muestra un ejemplo de perfil de intensidad medido por una cámara CCD tras cinco centímetros de propagación.El rojo indica el perfil localizado y el amarillo es la cola de la intensidad. Esta imagen corresponde a una fibra que está localizada en la dirección transversal de la fibra desordenada.

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Investigación

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Ingeniería

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