Method Article

יישום של אינטרפרומטר הפניה לNanodetection

DOI:

10.3791/51133

⸱

April 26th, 2014

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

In This Article

Summary

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

טכניקת התייחסות אינטרפרומטר, שנועד להסיר רעש להתעצבן לייזר רצוי לnanodetection, הוא מנוצל לחיטוט microcavity גורם איכות גבוהה במיוחד. הוראות להרכבה, התקנה, ורכישת נתונים מסופקות, לצד תהליך המדידה לציון גורם איכות החלל.

Abstract

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

אינטרפרומטר סיבים התייצב תרמית ומכאנית המתאימים לבחינת microcavities גורם איכות גבוהה במיוחד מעוצב. לאחר הערכת טווח הספקטרום שלה בחינם (FSR), מודול הוא לשים במקביל למערכת להתחדד-microcavity סיבים ולאחר מכן מכויל באמצעות בידוד וביטול משמרות אקראיות בתדר הלייזר (כלומר רעש להתעצבן לייזר). על מנת לממש את הצומת להתחדד-microcavity ועל מנת למקסם את הכוח האופטי שמועבר למהוד, מוליך גל סיבים אופטיים במצב יחיד הוא משך. פתרונות המכילים nanobeads קלקר לאחר מכן הכינו והוטסו לmicrocavity כדי להפגין את יכולתה של המערכת לחוש מחייב את פני השטח של microcavity. הנתונים הוא שלאחר עיבוד באמצעות עקומת הסתגלות מתאימה, המאפשרת למדידות ברזולוציה גבוהה של גורם האיכות, כמו גם ההתוויה של פרמטרים תלויי זמן, כגון משמרות גל תהודה ותדר מפוצל. על ידי זהירותבדיקת צעדים בתגובת תחום בזמן ומשתנה בתדירות תגובת תחום, מכשיר זה יכול לכמת אירועים המחייבים בדידים.

Introduction

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

עניין למחקר עלה באופן משמעותי בשימוש במצב microcavities (WGM) לחישות גלריה לצורך nanodetection וbiosensing 1-8. זה כרוך בגורם גבוה במיוחד איכות (Q) חללים אופטיים שהם בקיאים בזיהוי חלקיקים ביולוגיים זעירים, עד לרמה חד חלבון 2. כלומר, ניטור שינויים בתהודה ותדר פיצול לשידור עם רגישות יוצאת דופן 9-11 יכול להיות מופעל על ידי כליאתו של החלל של אנרגיית אור בתוך מצב נפח קטן. שינויים בתכונות אופטיות של מהוד הם הסיבה למשמרות אלה, אשר בתורו מקורן המחייבים של מולקולות או חלקיקים בדידים. דוגמא פחות מתוחכמת של מבנה WGM תלת ממדי עבור יישומים כגון היא microsphere סיליקה, שיכול להיות מפוברק עם משטח אטומי חלק ליד....

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

Protocol

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

1. הפניה אינטרפרומטר בנייה ומדידה FSR

  1. בנייה
    1. צור תיבת אקריליק גג פתוח. מבנה זה צריך להיות גדול מספיק כדי להתאים בנוחות לתוך 16 בx 16 בx 16 בתיבת קלקר.
    2. לפברק יחידה מדפים 3 שלבים לבית רכיבים אופטיים, שישבו בתיבת אקריליק הגג הפתוח ויהיה מוקפים לחלוטין על ידי תיבת הקלקר לבידוד תרמי. שני חורים מוגבהים על קופסא הקלקר חייבים להיות נוכחים כדי לאפשר לסיבים להיכנס ולצאת כל המתחם.

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

Results

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

לאחר ביצוע הפרוטוקול, ניתן להדר את העקבות ומצוידות. איור 3 א מציג את מבנה התהודה הטיפוסי של microsphere כפי שהוצג בסרטון, שלפיצול תדר הוא ציין במדיום DPBS. כושר לפחות מרובע לפונקציה הכפולה הלורנצי מצביע על כך שהגורם לאיכות מטבלים תהודה שמאל וימין הוא בהתאמה 2.1 x 10 8 ו3.8 x 10 8 בסביבה מימית. התדרים אופטיים של FWHM מתקבלים על ידי השוואת ספקטרום החלל עם אות אינטרפרומטר ב3 ב איור, אשר מניב מדידה ברזולוציה גבוהה להערה ש כי ספקט.......

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

Discussion

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

ההגדרה הנוכחית היא מסוגלת לחקור מגוון של microcavities WGM, כגון microdisks, זעירים, וmicrotoroids, ללא צורך בבקרת משוב למקור לייזר הבדיקה. יחס ניכר אות לרעש (SNR) לצורך זיהוי ניתן להשיג בשל שיפורי משמרת צעד הניתנים על ידי אורך דרך ואפקטי backscattering-Induced חלקיקים. בהתחשב בפשטות והעלות הנמוכה של אינטרפרומטר ההתייחסות עצמו, שיטה זו היא טכניקה יעילה ללימוד או ניצול התכונות של חללי WGM.

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

Disclosures

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

יש המחברים אין לחשוף.

Acknowledgements

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

המחברים מבקשים להודות לסואן Du לבניית התרשים הרעיוני של איור 1. עבודה זו מומנה על ידי מענקים ממדעי הטבע והנדסת מועצת מחקר (NSERC) של קנדה.

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
פוליסטירן  MicrospheresPolyScience
Dulbecco' s פוספט חוצץ מלח (DPBS)Life Technologies14190
מערכת ננו-פוזיונר פיזואלקטריתPhysik InstrumenteP-611.3S
גלאי פוטו מאוזןThorlabsPDB120A
PhotodetectorNewport1801-FC
3 dB סיבים אופטיים מצמד כיווניThorlabsFC632-50B
10 dB סיבים אופטיים מצמד כיווניThorlabsFC632-90B
בקר קיטוב טיפה כלליפוטוניקהPLC-003-S-25
מחולל פונקציותHewlett-Packard33120A
היתוך שחבוראריקסוןFSU-925
אוסילוסקופ במהירות גבוהה AgilentDS09404A
שלב תרגום ממונע עם בקרThorlabsMTS25-Z8E
סיבים אופטיים במצב יחיד, 600-800 ננומטר ואוסלאש; 125 μ m חיפויThorlabsSM600
מנתח ספקטרום חשמלי בזמן אמתTektronixRSA3408B
מנתח ספקטרום אופטיAgilent70951A
632.5 – 637 ננומטר לייזר מתכוונןפוקוס חדשTLB-6304
משאבת סינוןKNF
אולטרסאונד מנקה פסגהאולטרסאונדPowersonic 1100D
מיני וורטקסרVWRVM-3000
צנטריפוגהבקמן קולטרמיקרופוגה 22R

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