Name: המצאה של 1-D פוטוניים Crystal חלל על nanofiber שימוש Femtosecond אבלציה לייזר המושרה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 2 s
Description: למדו שיטה לייצור מבנים ננומטריים בחלליות גביש פוטוני חד-ממדי על סיבים אופטיים באמצעות לייזר פמטו-שנייה. הטכניקה מספקת דיוק גבוה ליישומים בננו-פוטוניקה ומדעי המידע הקוונטי.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי סוכנות המדע והטכנולוגיה היפנית (JST) באמצעות תוכנית החדשנות האסטרטגית. KPN מכירה בתמיכה ממענק סיוע למחקר מדעי (מענק מס' 15H05462) מהאגודה היפנית לקידום המדע (JSPS).

זהירות: יש להרכיב משקפי בטיחות בהחלט להימנע מחשיפה ישירה מנורת UV וכל הלייזרים כולל ליזר femtosecond. תלבש חליפה חדר נקי וכפפות כדי למנוע זיהום. השלך כל זבל סיבים כראוי בתיבת האשפה המיועדת. 1. הכנת nanofiber <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש חשפנית ציפוי סיבים להפשיט את הז&#39;קט הפולימר של הסיב האופטי במצב היחיד למשך פרק 5 מ&quot;מ בשני מקומות מופרדים 200 מ&quot;מ. נקה את שני החלקים הפשיטו מכנית באמצעות cleanroom לנגב טבול מתנול. טובל את הסיב בין שני החלקים האלה הפשיטו אצטון. חכה במשך 10 - 15 דקות עד ז&#39;קט של הסיבים להתפרק. קח את הסיב מ אצטון מנקה את החלק הפשיט כולו באמצעות cleanroom לנגב טבול מתנול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הסיבים הפשיטו על שני השלבים של ציוד ייצור nanofiber האופטי (ONME) לפברק את nanofiber. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את הלייזר החללית לתוך הסיב ולנטר את transmission באמצעות פוטודיודה ולהקליט את העברת נתונים במחשב באמצעות כרטיס ADC. הפעל את זרימת הגז באמצעות תוכנת ONME ולהצית את האש. טענת את הפרמטר מראש אופטימיזציה בתוכנת ONME עבור הייצור של סיבים מחודדים עם קוטר מותנים של 500 ננומטר ולהתחיל את תהליך הייצור. הערה: ONME הוא מכשיר זמין מסחרי, שנועד לפברק סיבים אופטיים מחודדים באמצעות טכניקה חומה למשוך סטנדרטית. היא משתמשת חמצן-מימן להבה לחום הסיב בשני שלבים ממונעים למשוך הסיב. את זרימת הגז ואת התנועות בשלב נשלטות על ידי תוכנת מחשב. הפרמטרים אופטימיזציה מראש ניתן לקבל מהספק, על פי בקשה מיוחדת. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הייצור, לתפוס את הסיבים המחודדים לבעל nanofiber באמצעות אפוקסי UV לריפוי. מכסים את בעל nanofiber באמצעות המכסה העליון עם צלחת זכוכית (המוצג איור 1 א). שים את המדגם בתוך קופסא נקיה ולהעביר אל לה femtosecondיחידת ייצור ser. </li></ol> 2. ייצור לייזר Femtosecond <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערך של התקנת הייצור <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שם צלחת זכוכית על הספסל ייצור בגובה של 15 מ&quot;מ. מקרינים הלייזר femtosecond למשך 5 שניות על הדופק אנרגיה של 1 MJ. זהה את לייזר femtosecond המושרה אבלציה מהדור אור לבן, ואת המראה של דפוס אבלציה כקו-נזק על צלחת זכוכית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על התהליך על ידי שינוי הגובה של צלחת הזכוכית באמצעות X-שלב ספסל הייצור. עבור כל ייצור, לתרגם את Y-שלב ספסל הייצור ב -1 מ&quot;מ על מנת להפוך את הייצור בעמדה חדשה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצא את הגובה עבור הקו אבלציה החזק. בעמדה זו, לכוונן את זווית ההטיה ואת המיקום של אחת המראות מתקפלים כדי למקסם את אבלציה. כמו כן, בסדר לכוון את ההטיה של X-שלב הספסל ייצור על מנת למקסם את אבלציה. הערה: את זווית ההטיה של המראה מתקפל הוא מכוון using כפתורי הכוונון בעל מראה kinematic ואת המיקום של המראה הוא מכוון ידי מתרגם את במת Z שעליו הוא מותקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר אופטימיזציה, לסמן את המיקום של הקו אבלציה על תוכנת מצלמת CCD ולהסיר את צלחת הזכוכית. הערה: תוכנת שליטה על מצלמת CCD מאפשר לכידת תמונה וסימני ציור על התמונה שצולמה. הוא גם מאפשר לשמור את הנתונים של התמונה שצולמה ואת הסימונים. מאז X-שלב ספסל הייצור אין במצב ייחוס מוחלט, תמונת CCD משמשת כהפנית התפקיד של ציר ה- X. הרזולוציה של התמונה CCD הוא 10 מיקרומטר לפיקסל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש -coater פלטינום (Pt), מעיל צלחת זכוכית עבור 60 s להפקיד רובד 25 ננומטר של Pt על צלחת זכוכית. תמונה התבנית אבלציה על צלחת זכוכית באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM). אם תבנית אבלציה תערוכות מבנה תקופתי עם תקופה של 350 ננומטר (דפוס פרינג פרעות הצפוי) אז אלignment הוא מותאם. אחר לחזור על התהליך (משלב 2.1.1 - 2.1.4) עבור אנרגיות דופקות נמוכות (עד 300 μJ) עד להצגת תבנית אבלציה תקופתית נתפסת. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המצאה של חלל apodized PHC <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את הסיבים המחודדים על הספסל ייצור כ במקביל לקו אבלציה מסומן על מצלמת CCD. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שלח ליזר בדיקה (כוח = 1 mW) דרך הסיבים המחודדים ולבחון את הפיזור מן הסיבים המחודדים על מצלמת CCD. חלק הפיזור החזק תואם את אזור nanofiber בשל קוטר subwavelength שלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תרגם את במת Z של ספסל הייצור כדי למרכז את nanofiber למיקום קו אבלציה מסומן על מצלמת CCD. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כבה את ליזר הבדיקה מקרין את ליזר femtosecond עם אנרגית דופק מינימום (&lt;10 μJ). תרגום Y-שלב כדי לכסות את nanofiber עם קרן לייזר femtosecond. החפיפה מזוהה על ידי הארת nanofiber, observed על מצלמת CCD. הערה: nanofiber מיושר עכשיו ביחס קרן לייזר femtosecond לאורך Y ו- Z ציר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על מנת ליישר את nanofiber לאורך ציר ה- X, לתרגם את הבמה X חפיפה לתפקיד nanofiber למיקום קו אבלציה מסומן על מצלמת CCD. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תרגם את הבמה Y על מנת למקסם את החפיפה של nanofiber עם לייזר femtosecond. שים את ההשתקפות של שתי ההזמנות הראשונות מן nanofiber (מופיע כשני כתמים בהירים על צלחת הזכוכית של המכסה העליון). שים לב לתנועת כתמי השתקפות אלה תוך תרגום שלבית Y הלוך ושוב. הערה: אם כתמים אלה לנוע לעבר צד אחד ואז nanofiber אינו מקביל לקו אבלציה. במקרה זה, לסובב את הבמה הרוטציה להפוך את ההקבלה nanofiber לקו אבלציה. כאשר הם מקבילים, כתמי ההשתקפות יופיעו כהבזק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר ביצוע ההקבלה nanofiber לקו אבלציה, לתרגם את הבמה Y-מנת למקסם אתחפיפה בין קורה nanofiber ליזר femtosecond, על ידי מדידת הכח של ליזר femtosecond מפוזר לתוך מצבי מודרך nanofiber באמצעות פוטודיודה בסוף הסיבים המחודדים. לאחר מיקסום חפיפה, לסובב את הבמה סיבוב לזווית של ייצור θ = 0.5 מעלות. הערה: לקבלת חפיפה מקסימלית בין קרן הלייזר femtosecond ו nanofiber, ניתן היה לצפות את כוחו של אור לייזר femtosecond מפוזרים לתוך מצבי מודרך nanofiber להיות מוגדל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חסום את לייזר femtosecond עם מד הכוח להגדיר את האנרגיה הדופק ל -0.27 MJ. שינוי הגדרות לייזר femtosecond למצב הקרנה יחיד ירה. הערה: במצב זה, רק דופק יחיד נוצר כאשר אש המתג נלחץ, אחרת אין פלט ליזר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את מד הכוח מנתיב קרן לייזר ואש דופק לייזר femtosecond יחיד. זה משלים את תהליך הייצור. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Fabricatiעל של חלל PHC-induced פגם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את היישור של ההתקנה על ידי התבוננות אבלציה על צלחת זכוכית כמתואר בסעיף 2.1. לאחר מציאת הגובה עבור קו אבלציה החזק, הכנס חוט נחושת 0.5 מ&quot;מ במרכז של קרן הליזר רק לפני מסכת השלב. החוט נחושת צריך להיות לאורך ציר ה- Y (בניצב לקו אבלציה). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את דפוס אבלציה על צלחת זכוכית בעת שינוי המיקום של חוטי נחושת לאורך ציר-Z. תקן את עמדת חוטי הנחושת כאשר דפוס אבלציה מציג פער יחיד במרכז הקו אבלציה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר יישור, בצע את ייצור לייזר femtosecond על nanofiber בעקבות הנוהל המפורט בסעיף 2.2. עבור ייצור זה, לקבוע את זווית פברוק θ = 0 מעלות. </li></ol></li></ol> אפיון 3. הדוגמות המפוברקות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידת תכונות אופטיות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את seזָכָר עבור מדידות אופטיות כמוצג באיור 1b. הפעל את מקור אור הפס הרחב לתוך הסיב המחודד ולמדוד את ספקטרום השידור והשתקפות לפני ואחרי הייצור באמצעות מנתח הספקטרום. לאחר ייצור, ספקטרום השידור יציג stopband מתאים התהודה בראג של המדגם המפוברק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סובב את המשוטים של מקטב מוטבעות סיבים כדי לבחור את הקיטוב ולקחת את ספקטרום לשני מאונך polarizations X-Pol ו- Y-Pol. הערה: עבור X-Pol (הקיטוב לאורך-מכתשי ננו) את stopband יהיה כחולה העביר 21 (לכיוון אורך הגל הקצר יותר) ואת הפיזור מן nanofiber יהיה חזק יותר. אז, בחר את הקיטובים ע&quot;י הסתכלות הקשת ואת מצלמת CCD. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור אחד הקיטובים, לקחת את ספקטרום השידור על ידי מתיחת הסיבים המחודדים באמצעות PZT (שמוצג באיור 1b). קח את הספקטרום על ידי יםtretching הסיב המחודד בצעדים של 2 מיקרומטר עד אורך המתיחה מקסימלית של 20 מיקרומטר (מוגבל בטווח סריקת PZT). שים לב כי תהודת בראג תהיה העביר אדום (כלפי אורך הגל הארוך יותר) על ידי מתיחת הסיבים המחודדים. מן הספקטרום הללו, לחשב את המשמרת של התהודה בראג, ליחידת מתיחת אורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפתרון מצבי החלל ומדידת שידור החלל המוחלט, השתמש מקור הליזר CW מתכונן. הפעל את הליזר לתוך הסיב המחודד ולנטר את התמסורת בטכנולוגיית פוטודיודה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את אורך הגל לייזר עד קצה אדום בצד של stopband עבור Y-Pol ולהשתמש מקטב מוטבעות סיבים כדי למזער את השידור. בדרך זו, רכיב X-Pol מודחק ורק-Pol Y מסומן. קבע את אורך גל ליזר נוסף מתוך הקצה-פס אדום בצד ולהקליט את השידור תוך מתיחת הסיבים הדקיקים מקופסא 0 - 20 מיקרומטר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על המדידה על ידי שינוי wavel לייזרength אל צד כחול בצעדים של 0.3 ננומטר עד stopband כולו מכוסה. מנתונים אלו, לשחזר את כל הקשת באמצעות הנתונים למשמרת התהודה ליחידת מתיחת אורך נמדדת בשלב 3.1.3. הערה: עבור מדגם טיפוסי, stopband (התהודה בראג) יחד עם משמרות מצבי חלל על ידי 2 ננומטר ידי מתיחת הסיבים המחודדים ב -20 מיקרומטר בטווח הספקטרום החופשי הטיפוסי עבור מצבי החלל הם בין 0.05 - 0.5 ננומטר. עבור אורך גל נתון של הליזר קלט אפשר למדוד לפחות 3 - 4 מצבי חלל על ידי מתיחת הסיבים המחודדים. המרווח התדיר בין המצבים הוא להסיק מהנתונים למשמרת התהודה ליחידת מתיחת אורך נמדדת בשלב 3.1.3. חזרה על המדידה על ידי שינוי אורך גל לייזר בצעדים של 0.3 ננומטר, לפחות 2 - 3 מצבים חלל ברציפות מחדש נמדד מדידות עוקבות. אפשר לשחזר את כל הספקטרום ידי שכיסה את העברת נתונים עבור מדידות עוקבות תוך מחצלתעמדת צ&#39;ינג של מצבי החלל נמדד מחדש. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עכשיו למדוד את הספקטרום עבור הקיטוב האחר באמצעות הליך דומה כאמור צעדי 3.1.5 ו 3.1.5.1. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הדמיה המדגם מפוברק <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את המדגם מפוברק על צלחת מתכת 2 סנטימטר ולתקן את שני קצוות של הסיבים המחודדים לצלחת המתכת באמצעות UV אפוקסי לריפוי. ודא שצד ההקרנה של מדגם הפרצופים את לוחית המתכת כך שצד הצל ניתן הדמיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש-coater Pt כדי לצפות את המדגם עבור 30 s ו להפקיד רובד של Pt עם עובי של כ -10 ננומטר. מניחים את המדגם לתוך SEM. קח את תמונת SEM מדגם בכל 0.1 מ&quot;מ על האזור המפוברק כולו. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Painter, O. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-Dimensional+Photonic+Band-Gap+Defect+Mode+Laser%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Two-Dimensional Photonic Band-Gap Defect Mode Laser.</a> Science. 284, 1819-1821 (1999).</li>
<li>Loncar, M., Scherer, A., Qiu, Y. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1586781">Photonic crystal laser sources for chemical detection.</a> Appl. Phys. Lett. 82, 4648(2003).</li>
<li>Tanabe, T., Notomi, M., Mitsugi, S., Shinya, A., Kuramochi, E. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2089185?journalCode=apl">All-optical switches on a silicon chip realized using photonic crystal nanocavities.</a> Appl. Phys. Lett. 87, 151112(2005).</li>
<li>Yoshie, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vacuum+Rabi+splitting+with+a+single+quantum+dot+in+a+photonic+crystal+nanocavity%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Vacuum Rabi splitting with a single quantum dot in a photonic crystal nanocavity.</a> Nature. 432, 200-203 (2004).</li>
<li>Akimov, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+single+optical+plasmons+in+metallic+nanowires+coupled+to+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Generation of single optical plasmons in metallic nanowires coupled to quantum dots.</a> Nature. 450, 402-406 (2007).</li>
<li>Noginov, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Demonstration+of+a+spaser-based+nanolaser%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Demonstration of a spaser-based nanolaser.</a> Nature. 460, 1110-1112 (2009).</li>
<li>Zhang, X. Y., Zhang, T., Hu, A., Song, Y. J., Duley, W. W. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/257952083_Controllable_plasmonic_antennas_with_ultra_narrow_bandwidth_based_on_silver_nano-flags">Controllable plasmonic antennas with ultra narrow bandwidth based on silver nano-flags.</a> Appl. Phys. Lett. 101, 153118(2012).</li>
<li>Tong, L., Zi, F., Guo, X., Lou, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030401812007389">Optical microfibers and nanofibers: A tutorial.</a> Opt. Comm. 285, 4641-4647 (2012).</li>
<li>Morrissey, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectroscopy%2C+manipulation+and+trapping+of+neutral+atoms%2C+molecules%2C+and+other+particles+using+optical+nanofibers%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Spectroscopy, manipulation and trapping of neutral atoms, molecules, and other particles using optical nanofibers: A review.</a> Sensors. 13, 10449-10481 (2013).</li>
<li>Kien, F. L., Dutta Gupta, S., Balykin, V. I., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.72.032509">Spontaneous emission of a cesium atom near a nanofiber: Efficient coupling of light to guided modes.</a> Phys. Rev. A. 72, 032509(2005).</li>
<li>Nayak, K. P., Melentiev, P. N., Morinaga, M., Kien, F. L., Balykin, V. I., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+nanofiber+as+an+efficient+tool+for+manipulating+and+probing+atomic+fluorescence%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Optical nanofiber as an efficient tool for manipulating and probing atomic fluorescence.</a> Opt. Express. 15, 5431-5438 (2007).</li>
<li>Nayak, K. P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/10/5/053003/meta">Single atoms on an optical nanofiber.</a> New J. Phys. 10, 053003(2008).</li>
<li>Nayak, K. P., Kien, F. L., Morinaga, M., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.79.021801">Antibunching and bunching of photons in resonance fluorescence from a few atoms into guided modes of an optical nanofiber.</a> Phys. Rev. A. 79, 021801(2009).</li>
<li>Yalla, R., Nayak, K. P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorescence+photon+measurements+from+single+quantum+dots+on+an+optical+nanofiber%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Fluorescence photon measurements from single quantum dots on an optical nanofiber.</a> Opt. Express. 20, 2932-2941 (2012).</li>
<li>Yalla, R., Kien, F. L., Morinaga, M., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+Channeling+of+Fluorescence+Photons+from+Single+Quantum+Dots+into+Guided+Modes+of+Optical+Nanofiber%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Efficient Channeling of Fluorescence Photons from Single Quantum Dots into Guided Modes of Optical Nanofiber.</a> Phys. Rev. Lett. 109, 063602(2012).</li>
<li>Kien, F. L., Hakuta, K. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/235498340_Cavity-enhanced_channeling_of_emission_from_an_atom_into_a_nanofiber">Cavity-enhanced channeling of emission from an atom into a nanofiber.</a> Phys. Rev. A. 80, 053826(2009).</li>
<li>Kato, S., Aoki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strong+coupling+between+a+trapped+single+atom+and+an+all-fiber+cavity%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Strong coupling between a trapped single atom and an all-fiber cavity.</a> Phys. Rev. Lett. 115, 093603(2015).</li>
<li>Hoffman, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4879799">Ultrahigh transmission optical nanofibers.</a> AIP Advances. 4, 067124(2014).</li>
<li>Nayak, K. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cavity+formation+on+an+optical+nanofiber+using+focused+ion+beam+milling+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Cavity formation on an optical nanofiber using focused ion beam milling technique.</a> Opt. Express. 19, 14040-14050 (2011).</li>
<li>Kien, F. L., Nayak, K. P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="https://arxiv.org/abs/1103.1789">Nanofibers with Bragg gratings from equidistant holes.</a> J. Modern Opt. 59, 274-286 (2012).</li>
<li>Nayak, K. P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photonic+crystal+formation+on+optical+nanofibers+using+femtosecond+laser+ablation+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Photonic crystal formation on optical nanofibers using femtosecond laser ablation technique.</a> Opt. Express. 21, 2480-2490 (2013).</li>
<li>Nayak, K. P., Zhang, P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+nanofiber-based+photonic+crystal+cavity%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical nanofiber-based photonic crystal cavity.</a> Opt. Lett. 39, 232-235 (2014).</li>
<li>Becker, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiber+Bragg+grating+inscription+combining+DUV+sub-picosecond+laser+pulses+and+two-beam+interferometry%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Fiber Bragg grating inscription combining DUV sub-picosecond laser pulses and two-beam interferometry.</a> Opt. Express. 16, 19169-19178 (2008).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

ההשפעה של עידוש nanofiber ממלאת תפקיד חשוב טכניקת הייצור, ובכך ליצור מכתשי ננו על פני השטח בצל nanofiber (שמוצג באיור 2). ההשפעה של עידוש nanofiber גם הופכת את תהליך הייצור חזק כדי אי יציבות מכאנית בכל בכיוון הרוחבי (ציר Y). יתר על כן, בשל הקרנה חד נורה, הוא אי היציבות לאורך צירים האחרים אינה משפיעה על הייצור כזמן ההקרנה הוא רק 120 fs (רוחב הדופק כלומר). כתוצאה מכך, ננו מזומנות מחזוריות מוגדרים היטב מיוצרת על פני כמה אלף תקופות, בלי לקחת שום טיפול מיוחד כ...

כליאה חזקה של אור במכשירי nanophotonic פתחה אופקים חדשים במדע אופטי. טכנולוגיות nanofabrication מודרניות אפשרו ייצור של 1-D ו 2-D פוטוניים קריסטל (PHC) חורים בתור לקוחות פוטנציאליים חדשים ב lasing 1, חישת 2 ויישומי מיתוג אופטיים 3. יתר על כן, אינטראקציה אור-משנה חזקה חללים PHC אלה פתחה אפיקים חדשים למדע מידע קוונטי 4. מלבד עששת PHC, nanocavities plasmonic הראה גם 5 תחזיות מבטיחות, 6, 7. עם זאת, התממשקות חללים כאלה לרשת תקשורת מבוססת סיבים עדיין מהווה אתגר. בשנים האחרונות, סיב אופטי במצב יחיד מחודד עם קוטר subwavelength, המכונה nanofiber האופטי, התפתח כהתקן nanophotonic מבטיח. בשל חזקכליאה רוחבית של השדה מודרך nanofiber ואת היכולת ליצור אינטראקציה עם המדיום שמסביב, nanofiber מותאם נרחבת וחקר ליישומי nanophotonic שונים 8. חוץ מזה, הוא גם נחקר בחום ויושם מניפולציה הקוונטי של אור וחומר 9. צימוד יעיל של פליטה מ קרינת קוונטים כמו, אטומי ליזר מקורר יחידים / מעטי נקודות קוונטיות יחידות, לתוך מצבי מודרך nanofiber נחקר והפגין 10, 11, 12, 13, 14, 15. האינטראקציה אור-משנה על nanofiber ניתן לשפר באופן משמעותי על ידי יישום מבנה חלל PHC על nanofiber 16, 17. היתרון העיקרי עבור such מערכת היא סיב-ב-קו הטכנולוגיה אשר ניתן לשלב בקלות לרשת תקשורת. העברת אור של 99.95% דרך nanofiber המחודדת הודגמה 18. עם זאת, משמעות הדבר ששידור nanofiber רגיש מאוד אבק וזיהום. לכן, ייצור של מבנה PHC על nanofiber באמצעות טכניקת nanofabrication קונבנציונלית אינו פורה מאוד. למרות ייצור חלל על nanofiber באמצעות אלומת יונים ממוקדת (FIB) טחינה הודגם 19, 20, האיכות האופטית השחזור הוא לא גבוה. בפרוטוקול הווידאו הזאת, אנו מציגים טכניקה 21 הוכיחו לאחרונה, 22 לפברק חללים PHC על nanofiber באמצעות אבלציה לייזר femtosecond. הבדיות מבוצעות על ידי יצירת תבנית ההתאבכות שני-קרן הלייזר femtosecond על nanofiber ו irradiating דופק לייזר femtosecond יחיד. ההשפעה של עידוש nanofiber ממלאת תפקיד חשוב ביכולת המימוש של טכניקות כגון, יצירת מכתשים אבלציה על פני השטח בצל nanofiber. עבור מדגם טיפוסי, מכתשים-ננו תקופתיים עם תקופה של 350 ננומטר עם קוטר משתנה בהדרגה מ 50 - 250 ננומטר לאורך של 1 מ&quot;מ מיוצרים על nanofiber עם קוטר כ -450 - 550 ננומטר. ננו-מכתשים תקופתיים על nanofiber, לשמש PHC 1-D. כמו כן, אנו מציגים שיטה לשלוט הפרופיל של מערך ננו-המכתש לפברק apodized ו-induced פגמו חללי PHC על nanofiber. היבט מרכזי של nanofabrication כזה הוא ההמצאה האופטית הכל, כך איכות אופטית גבוהה יכולה להישמר. יתר על כן, הייצור נעשה על ידי ההקרנה של רק דופק ליזר femtosecond אחת, מה שהופך את חיסון הטכניקה אי יציבות מכאנית ופגמי ייצור אחרים. כמו כן זה מאפשר in-house ייצור של ננו PHCחלל סיבים כך ההסתברות של זיהום ניתן למזער. פרוטוקול זה נועד לעזור לאחרים ליישם ולהתאים לסוג חדש זה של טכניקת nanofabrication. איור 1 א מציג את תרשים סכמטי של ההתקנה ייצור. הפרטים של הליכי ההתקנה ויישור ייצור נדונים 21, 22. ליזר femtosecond עם 400 אורך גל מרכז ננומטר רוחב הפולס 120 FS הוא אירוע על מסכת שלב. מסכת השלב מפצלת את קרן ליזר femtosecond ב ל 0 ו ± 1 הזמנות. זינוק קרן משמש כדי לחסום את הקורה 0 מסדר. המראות מתקפלות באופן סימטרי ולשלב מחדש את ± 1 הזמנות במיקום nanofiber, ליצור תבנית התאבכות. ההגשה של מסכת השלב היא 700 ננומטר, ולכן תבנית ההתאבכות יש מגרש (Λ G) של 350 ננומטר. העדשה הגלילית מתמקדת קרן ליזר femtosecond לאורך nanofiber. גודל הקרן פני (ציר Y)ולאורך (Z ציר) את nanofiber הוא 60 מיקרומטר ו -5.6 מ&quot;מ, בהתאמה. הסיבים המחודדים הוא רכוב על בעל מצויד הינע פייזו (PZT) עבור מתיחת הסיבים. כיסוי עליון עם צלחת זכוכית משמש כדי להגן על nanofiber מפני אבק. הבעל עם הסיבים המחודדים הוא קבוע על ספסל ייצור מאובזר עם תרגום (XYZ) וסיבוב (θ) בשלבים. Θ שלבית מאפשר סיבוב של המדגם nanofiber ב מטוס- YZ. The X-שלב יכול גם לשלוט על זוויות הטיה יחד XY- ו XZ-המטוס. מצלמת CCD הוא ממוקם במרחק של 20 ס&quot;מ מן nanofiber ו בזווית של 45 מעלות במישור-XY לפקח על המיקום nanofiber. כל הניסויים מבוצעים בתוך תא נקי מצויד HEPA (מעצר חלקיקי יעילות גבוהה) מסנן כדי להשיג תנאים ללא אבק. אבק ללא תנאי הכרחי כדי לשמור על העברת nanofiber. איור 1ב מציג את סכימטי של המדידות האופטיות. במהלך ייצור, התכונות האופטיות מנוטרות בקצרה בעזרת השקה (טווח אורכי גל: 700 - 900 ננומטר) פס רחב מקור אור מצמיד סיבים לתוך הסיב המחודד ומדידת הספקטרום של משודר והשתקפות האור באמצעות נתח ספקטרום ברזולוציה גבוהה. מקור ליזר CW מתכונן משמש כדי לפתור את מצבי החלל כראוי וכדי למדוד את הולכת החלל המוחלטת. אנו מציגים פרוטוקול עבור ייצור ואפיון. באזור הפרוטוקול חולק לשלושה סעיפים קטנים, הכנת nanofiber, ייצור ליזר femtosecond ואפיון של הדגימות המפוברקות.

<table><tbody><tr><td>Femtosecond לייזר</td><td>קוהרנטי בע"מ</td><td>Libra HE</td><td></td></tr><tr><td>Phase Mask</td><td>Ibsen Photonics</td><td>בהתאמה</td><td></td>אישית</tr><tr><td>אופטי ננו-סיבים ייצור ציוד&nbsp; &nbsp;</td><td>Ishihara Sangyo</td><td>ONME</td><td></td></tr><tr><td>כרטיס ADC</td><td>PicoTech</td><td>ADC-24</td><td></td></tr><tr><td>סיבים במצב יחיד</td><td>Fujikura</td><td>FutureGuide-SM</td><td></td></tr><tr><td>מקור פס רחב</td><td>NKT Photonics</td><td>SuperK EXTREME</td><td></td></tr><tr><td>CW לייזר מתכוונן</td><td>קוהרנטי בע"מ</td>מנתח ספקטרום <td>MBR-110</td><td></td></tr><tr><td>(ספקטרום שידור)</td>מנתח ספקטרום <td>Thermo Fisher Scientific</td><td>Nicolet 8700</td><td></td></tr><tr><td>(ספקטרום השתקפות)</td><td>אופטיקה של האוקיינוס</td><td>QE65000</td><td></td></tr><tr><td>מצלמת CCD</td><td>Thorlabs</td><td>מד כוח DCC1545M</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Thorlabs</td><td>D3MM</td><td></td></tr><tr><td>Pt-Coater</td><td>מכשיר ואקום בע"מ</td><td>MSP-1S</td><td></td></tr><tr><td>סריקת מיקרוסקופ אלקטרונים</td><td>Keyence</td><td>VE-9800</td><td></td></tr><tr><td>אפוקסי ניתן לריפוי UV</td><td>NTT-AT</td><td>AT8105</td><td></td></tr><tr><td>Photodiode</td><td>ThorLabs</td><td>PDA 36A-EC</td><td></td></tr><tr><td>ניגוב חדר נקי</td><td>TExWipe</td><td>TX-404</td><td></td></tr><tr><td>מסיר ציפוי סיבים</td><td>NTT-AT</td><td>ציפורני סיבים 250 &mu; מ&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>כיסוי זכוכית</td><td>Matsunami זכוכית IND, LTD</td><td>NEO מיקרו כיסוי זכוכית 0.12-0.17 מ"מ&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>PZT</td><td>NOLIAC</td><td>NAC 2011-H20</td><td></td></tr><tr><td>שלב עדשה גלילית</td><td>NewPort</td><td>M-481-A&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Y,Z שלבים</td><td>צ'ואו דיוק תעשייתי ושות', בע"מ</td><td>LD-149-C7</td><td></td></tr><tr><td>שלב סיבוב</td><td>SIGMA KOKI</td><td>KSPB-1026MH</td><td></td></tr><tr><td>Z-stage(1), Z-stage(2)</td><td>NewPort</td><td>M-460P&nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

המצאה של 1-d פוטוניים crystal חלל על nanofiber שימוש femtosecond אבלציה לייזר המושרה

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

אנו מציגים פרוטוקול עבור בודה 1-D פוטוניים קריסטל (PHC) חללים על סיבים אופטיים מחודדות בקוטר subwavelength, nanofibers אופטי, באמצעות אבלציה לייזר המושרה femtosecond. אנו מראים כי אלפי מכתשי ננו תקופתי מיוצרים על nanofiber אופטי על ידי הקרנת רק עם דופק לייזר femtosecond יחיד. עבור מדגם טיפוסי, מכתשים-ננו תקופתיים עם תקופה של 350 ננומטר עם קוטר משתנה בהדרגה מ 50 - 250 ננומטר לאורך של 1 מ&quot;מ מיוצרים על nanofiber עם קוטר כ -450 - 550 ננומטר. היבט מרכזי של nanofabrication כזו היא כי nanofiber עצמו פועל כעדשה גלילי וממקדת קרן לייזר femtosecond על משטח הצל שלה. יתר על כן, ייצור יחיד ירה עושה את זה חסין מפני אי יציבות מכאנית ופגמי ייצור אחרים. ננו-מכתשים תקופתיים על nanofiber, לשמש PHC 1-D ולאפשר השתקפות חזקה בפס רחב תוך שמירה על השידור הגבוה מתוך stopband. כמו כן, אנו מציגים שיטה לשלוט הפרופיל של מערך ננו-המכתש לפברק apodized ו-induced פגמו חללי PHC על nanofiber. הכליאה החזקה של השדה, הן רוחבית אורך ורוחב, בתוך חללי PHC מבוסס nanofiber ואת האינטגרציה היעילה לרשתות הסיבים, עשויה לפתוח אפשרויות חדשות עבור יישומי nanophotonic ומדע מידע קוונטי.

תרשים 2 מציג את תמונת SEM של קטע אופייני של מדגם nanofiber המפוברק. זה מראה כי מכתשי ננו תקופתיים נוצרים בצד הצל של nanofiber, עם מחזוריות של 350 ננומטר המתאים היטב את תבנית ההתאבכות. ההבלעה מציגה את התצוגה המוגדלת של המדגם. הצורה-מכתשי ננו היא כמעט מעגלית בקוטר של מכתש-ננו טיפוסי הוא סביב 210 ננומטר. איור 3 א מציג...

אנו מציגים פרוטוקול עבור בודה חללים גבישים פוטוניים 1-D על סיבי סיליקה בקוטר subwavelength (nanofibers אופטי) באמצעות אבלציה לייזר המושרה femtosecond.

המצאה של 1-D פוטוניים Crystal חלל על nanofiber שימוש Femtosecond אבלציה לייזר המושרה

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

המטרה הכללית של הליך זה היא להדגים ייצור אופטי של חלל גביש פוטוני חד-ממדי על סיב אופטי מצומצם בעל קוטר מותני תת-אורך גל. נקודת המפתח בשיטה שלנו היא לייצר אלפי ננו-מבנים על סיב ננו, אך אני סבור שמדובר בחלק לייזר בודד, והננו-מבנה שנוצר פועל בסופו של דבר כחלל גביש פוטוני חד-ממדי שעשוי לפתוח אפשרויות חדשות לננו-פוטוניקה ולמדע המידע הקוונטי. היבט חיוני של עבודה זו הוא שהסיב הננו בעצמו פועל כעדשה גלילית וממקד את קרן הלייזר על פני השטח הצדיים שלו.יתרה מכך, שיטת הייצור הופכת אותו לחסין מפני אי-יציבויות מכניות או פגמים אחרים בתהליך הייצור. הקריינות היא הליך המבוצע על ידי Jameesh Keloth, סטודנט לתואר מתקדם מהמעבדה שלי. הננו-סיבים לייצור ייוצרו באמצעות מכשיר מסחרי.הסיב מחומם בעזרת להבת אוקסי-מימן מהנחה זו. הסיב נמשך על ידי במות ממונעות כדי ליצור מקטע מדורג. מחשב מנטר את ההעברה דרך הסיב באמצעות קלט מגשש לייזר ופוטודיודה.הננו-סיב ייוצר מאורך של סיב אופטי Single-mode, באורך של כ-210 מילימטרים. ייצור הננו-סיב ידרוש ציוד נוסף. להתחלה, הכינו מסיר ציפוי לסיבים, מקור למתנול ומטייות לחדר נקי.בנוסף, הכינו מיכל עם אצטון שבו ניתן יהיה להטביל את הסיב במצב יחיד (single mode fiber). כדי למנוע הצטברות אבק על הננו-סיב, היו מוכנים לבודדו במהירות. בניסוי זה, הננו-סיב יותקן במחזיק ננו-סיבים זה באמצעות אפוקסי המתקשח בעזרת UV.ניתן לסגור את המחזיק באמצעות הכיסוי העליון העשוי לוחות זכוכית. התחילו עם אורך של סיב אופטי במצב יחיד (single mode fiber) והשתמשו במקשרי סיבים כדי להסיר חמישה מילימטרים של מעטפת הפולימר מכל קצה. טבלו ניגב לחדר נקי במתנול והשתמשו בו לניקוי הקצוות.לאחר מכן, טבול את הסיב בין שני הקצוות במאגר של acetone. השאר אותו שם למשך 10 עד 15 דקות עד להסרת מעטפת הסיב. כאשר מעטפת הסיב נושירה, הוצא את הסיב מה-acetone ונקה את הסיב כולו בעזרת מטלית נקייה לחדר נקי טבולה ב-methanol.בשלבים הבאים, העבירו את הסיב למכשיר הננו-סיבים המסחרי. סיב זה מורכב על ההנעות הממוטריות ומוכן לתחילת הייצור. סגרו את המכשיר והפעילו את לייזר הבדיקה כדי לנטר את התמסורת.השתמש בתוכנה כדי להדליק את הלהבה, טען את הפרמטרים והתחל בייצור. לאחר השלמת הייצור, העבר את מחזיק הננו-סיב עם אפוקסי אל המכשיר.יצב את הסיב משני צדי המהדף (taper) באמצעות אפוקסי להקשחה תחת קרינת UV.לאחר שהסיב במקומו, כסו את מחזיק הננו-סיבים עם המכסה העליון. הניחו את הדגימה בקופסה נקייה כדי להעבירה למערך הניסוי. זהו המערך לייצור באמצעות לייזר פמטושנייה.התהליך מתבצע בתוך תא נקי (clean booth) עם מסנני HEPA. קרן לייזר חודרת מלמעלה דרך עדשה גלילית. תוכן הננו-סיבים יונח על גבי במה להזזה בצירי X Y Z ובמה נוספת לסיבוב.סכימה זו מספקת מושג ברור יותר על המערכת. אור לייזר עובר דרך עדשה גלילית. לאחר מכן הוא מגיע למסכת פאזה עם פסיעה של 700 ננומטרים.מסיכת המופע (phase mask) מפצלת את הקרן לסדר אפס ולסדרים פלוס ומינוס אחת. סדר האפס נחסם, אך הסדרים פלוס ומינוס אחת מוחזרים ממראות קיפול. המראות הממוקמות באופן סימטרי מובילות ליצירת תבנית התאבכות בננו-סיב במחזיקו.פוטודיודה מאפשרת ניטור של האור בסיב. מצלמת CCD משמשת לניטור מיקום הננו-סיב. יש ליישר את מערך ייצור הלייזר.שלב זה דורש שימוש בלוח זכוכית שניתן להסיר ממנו חומר באמצעות הלייזר. הנח את לוח הזכוכית על ספסון הייצור. באמצעות במת ההזזה, כוון את גובה הספסון ל-15 millimeters, ולאחר מכן השתמש בלייזר כדי להקרין את הזכוכית למשך חמש שניות באנרגיית פולס של one milijoules.השתמשו במצלמת CCD כדי לצפות בלוחית ולזהות את האבלה המושרה בלייזר. ניתן לראות קו פגום על הזכוכית עם תבנית האבלה. שנו את המיקום האופקי של הזכוכית במילימטר אחד כדי לאפשר אבלה חדשה.לאחר מכן, שנו את גובה פני הזכוכית כדי לבחון את עוצמת האבלאציה במיקום חדש. הקרינו שוב את לוח הזכוכית למשך חמש שניות באנרגיית פולס של one milli joules. לאחר מכן, העריכו את הנזק שנגרם ללוח הזכוכית.כפי שנעשה עם פלטת זכוכית זו, התאימו את גובה הזכוכית ובצעו אבלציה באזור חדש עד שזוהה קו האבלציה החזק ביותר. כאשר הבמה נמצאת בגובה הקשור לקו האבלציה החזק ביותר, בצעו כיוונון עדין של זווית המראות ומיקום הבמה כדי למקסם את האבלציה עוד יותר. לאחר אופטימיזציה זו, עברו לתוכנה של מצלמת ה-CCD.השתמש בתוכנה כדי לסמן את מיקום קו האבלאציה בשדה הראייה. הסר את לוחות הזכוכית כדי לבחון את המבנה המחזורי של האבלאציה. כדי לצלם את התבנית, השתמש במיקרוסקופ אלקטרוני סורק.התבנית צריכה להראות מבנה מחזורי עם מחזור של 350 nanometers. אם לא, חזור על שלבי היישור. התחל בשולחן הייצור המיושר.הכינו סיב מוצר (tapered fiber) שיוצר כראוי בתוך המחזיק שלו. התקינו את מחזיק הסיב וחברו את הסיב ללייזר בדיקה. כדי להשיג יישור תקין, על הסיב להיות מקבילי בקירוב לקו האבליציה המסומן בתוכנת ה-CCD.המשיכו על ידי העברת לייזר גשש (probe laser) דרך הסיב המעדן ושימוש במצלמת CCD כדי לצפות בפיזור. השתמשו במבקר המיקום (translation stage) כדי להזיז את הסיב לאורך צירם ולמרכז אותו על קו האבלציה. כעת, השתמשו בלייזר הפמטושנייה עם אנרגיית הפולס המינימלית.הזיזו את הסיב במישור האופקי כך שיחפוף לקרן לייזר הפמטושנייה. לאחר מכן, הזיזו את הסיב במישור האנכי כדי להשתוות במיקומו עם קו האבלציה. שוב, הזיזו במישור האופקי כדי למקסם את החפיפה עם לייזר הפמטושנייה.בעת הזזת הבמה קדימה ואחורה, יש להשגיח על הזכוכית במכסה העליון של מחזיק הסיב כדי לזהות את ההחזרים מסדר שני ראשון מהסיב. אם הנקודות הבהירות נעות לאורך הקו, הפיבר-ננו אינו מקביל לקו האבלה ויש לסובב את במה סובב. אם הנקודות מופיעות כהבזק, הדבר מעיד על כך שהפיבר-ננו מקביל לקו האבלה ואין צורך בכיוון של הבמה הסובבת.כאשר הננו-סיב מקבילי לקו האבלציה, כבה את לייזר הגשש ומדוד את ההספק דרך הסיב באמצעות הפוטודיודה. השתמש בבמה המניעה כדי לכוון את הסיב במישור האופקי. מטרת הכיוונים היא למקסם את ההספק הנמדד המפוזר מלייזר הפמטושנייה.עם הסיום, השתמש בבמה המסתובבת כדי לסובב את הסיב לזווית הסיבוב הרצויה. לאחר מכן, קח את מד העוצמה והשתמש בו כדי לחסום את קרן לייזר הפמטושנייה. כוון את אנרגיית הפולס כך שהמד יראה 0.27 mJ.שנו את הגדרת לייזר הפמטושנייה למצב של פעימה בודדת (single shot) לפני הסרת המד מנתיב הלייזר. השלימו את הייצור על ידי ירי פעימה בודדת של לייזר פמטושני. התחילו את הייצור עם מערך מכוון.בנוסף, דאגו לכך שחוט ייתמך מעל העדשה הגלילית. חוט נחושת זה, בעובי 0.5 mm, נתמך על ידי מוט. המוט מורכב על במה להזזה (translation stage) כדי לאפשר מיקום של החוט בתוך קרן הלייזר.ודא שגובה פלטת הזכוכית מכוון למיקום שבו נמצא קו האבסולוציה החזק ביותר. לאחר מכן, הכנס את התיל למרכז קרן הלייזר ובאופן מאונך לקו האבסולוציה. צפה בצל של התיל ונסה למקם אותו במרכז תבנית האבסולוציה.בשלב הבא, השתמש בפולס של לייזר פמטושנייה כדי ליצור תבנית אבלציה על לוחית הזכוכית. בדוק את תבנית האבלציה על לוחית הזכוכית כדי לראות אם התיל יוצר פער במרכזו. אם לא, הזז את תיל הנחושת למרכז ובצע אבלציה של מקטע חדש בלוחית הזכוכית.חזור על הפעולה עד שהמרווח יימצא במרכז תבנית האבלאציה. לפני ההמשך, קבע את התיל במקומו על ידי נעילת שלב ההזזה שלו. לאחר מכן, הסר את לוחית הזכוכית מפלטפורמת הייצור.קח את מחזיק הסיב עם הסיב המותקן בו והתקן אותו במערך הייצור. בשלב זה, המחזיק נמצא במקומו והסיב מצומד ללייזר גשש. שלח פולס של לייזר גשש דרך הסיב.המיקום צריך להיות מקביל בקירוב לקו האבלציה שנרשם בתוכנת ה-CCD. העבירו את הבמה לאורך אורך הסיב כדי למרכז את הננו-סיב על קו האבלציה לפני כיבוי הגשש. הפעילו את פעימת הפמטושנייה והזיזו את הסיב במישור האופקי, בניצב לאורכו, במטרה למקסם את החפיפה של הסיב עם פעימת לייזר הפמטושנייה.יש לבדוק את העוצמה של האור המפוזר באמצעות מדידה עם הפוטודיודה. לאחר מקסימום חפיפה, קבעו את זווית הייצור. כעת, השתמשו במד העוצמה כדי לחסום את לייזר הפמטושנייה.לאחר מכן, כוון את אנרגיית הפולס ל-0.27 mJ ושנה את הגדרת לייזר הפמטו-שנייה למצב single shot. הסר את מד ההספק מנתיב הלייזר ושגר פולס בודד של לייזר פמטו-שנייה כדי להשלים את התהליך. תמונת מיקרוסקופ אלקטרונים סורק זו מציגה מקטע טיפוסי של דגימת ננו-סיב מיוצרת.הננו-מכתשים נוצרים בצדו המוצל של הסיב. הננו-מכתשים הם כמעט מעגליים עם קוטר של כ-210 ננומטרים. במדגם זה, המחזוריות היא 350 ננומטרים.ספקטרום התמסירות זה, מהחלל של הגביש הפרוטוני האפודיזי, הוא עבור אור מקוטב בניצב לפני השטחים של הננו-מכתש. הספקטרום מראה אזור של פס-עצירה (stopband) מכ-794 עד 799 ננומטר, שבו התמסירות היא של אחוזים בודדים בלבד. השוו זאת לספקטרום התמסירות של אור מקוטב במקביל לפני השטחים של הננו-מכתש.יש לו גם פס עצירה, אך באורכי גל ארוכים יותר, בערך מ-796 עד 803 ננומטרים. שני הספקטרומים כוללים שיאים המתאימים למצבי חלל. ספקטרומי התמסורת מאותם מצבי קיטוב בחללי גביש פוטוני מושרי-פגם מראים התנהגות דומה.במקרים אלה, מודים של חלל התהודה נמצאים משני צדי פס העצירה. שימו לב כי המרווח בין מודי החלל באורכי גל קצרים גדול בהרבה מזה שבאורכי גל ארוכים. שיטת הייצור האופטית בבת חכה (single shot) זו חסינה לחוסר יציבות מכני המבטיח את גובה הקטגוריה, וניתן ליישם טכניקת ייצור זו ליצירת מכשירים ננו-פוטוניים שונים מסיבים ננומטריים, וכן להתאימה לתהליכי ננו-ייצור אחרים.

fabrication-1-d-photonic-crystal-cavity-on-nanofiber-using

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

אנו מתארים את השימוש בטכניקת לייזר פחמן דו חמצני reflow לייצר חללים סיליקה התהודה, כולל חופשית עומד microspheres ועל שבב microtoroids. שיטת reflow מסיר פגמים על פני השטח, מה שמאפשר חיים ארוכים פוטון בתוך המכשירים. המכשירים וכתוצאה מכך יש אולטרה גורמים באיכות גבוהה, מה שמאפשר יישומים החל התקשורת כדי biodetection.

ייצור של אולטרה סיליקה Microresonators באיכות גבוהה פקטור

כתיבה ישירה femtosecond ליזר משמשת לעתים קרובות כדי ליצור דפוסים תלת ממדים (3D) בפולימרים וכוסות. עם זאת, דפוסי מתכות ב-3D עדיין מהוות אתגר. אנו מתארים שיטה לבודת ננו כסף שנתקע בתוך מטריצת פולימר באמצעות ליזר femtosecond המרוכז ב 800 ננומטר.

שיטה לפברק ננו כסף המנותק ב-3D

שימוש בגלבו פוטוניים גביש להאט את האור וחללי האומצה באופן נרחב על ידי קהילת פוטוניקה ביישומים רבים שונים. לכן ייצור ואפיון של התקנים אלה הם עניין רב. מאמר זה מתאר טכניקת הייצור שלנו ושתי שיטות אפיון אופטיות, דהיינו: פיזור interferometric (גלבו) ותהודה (עששת).

ייצור ואפיון של מנחי גלים פוטוניים Crystal להאט את האור וחללים

אנו מתארים את השיטה הניסיונית להפקיד סרטים דקים תחמוצת nanostructured ידי תצהיר ליזר פעם שבריר שני (PLD) בנוכחות גז רקע. באמצעות שיטה זו אל מסומם ZnO סרטים (אזו), מקומפקטית לצורה היררכית כמו יערות ננו עץ, יכול להיות מופקד.

ייצור של ננו מהונדס תחמוצות שקופות לנהל בתצהיר ליזר פעם

את הטכניקות שפותחו במעבדה המותאמות אישית שלנו לבנות מערכות מיקרוגל פוטוניקה המבוססת על תהודה גלריות מצב Ultra-Q גבוהה לחישות מוצגות. הפרוטוקולים להשיג ולאפיין תהודה אלה מפורטים, והסבר של חלק מהיישומים שלהם במיקרוגל Photonics הוא נתון.

מיקרוגל Photonics מערכות המבוססות על מהודי לחישות-גלריה של מצב

פרוטוקולים לסינתזה של microspheres מפולימרים, מניפולציה של microspheres, ומדידות photoluminesencence מיקרו מוצגים.

ייצור של פולימרים microspheres עבור מהוד אופטי ויישומי לייזר

בפמטושניות בעוצמה גבוהה פולסים של אור לייזר יכול לעבור מחזורי קר עצמית התמקדות ו פלזמה defocusing, הפצת של קרן משנה-millimeter-קוטר אינטנסיבי על פני מרחקים ארוכים. אנו מתארים שיטה להפקת ולשימוש חוטים אלה כדי לבצע הדמיה וחישה מרחוק מעבר לגבולות עקיפה הקלאסית של אופטיקה לינארית.

חוטים לייזר הפמטו-שנייה לשימוש משנה-Diffraction-מוגבלת וחישה מרחוק

שיטה מוצגת כדי לבנות מותאם אישית בעלות נמוכה, מצב נעול לייזר סיבים השני ליישומים פוטנציאליים מיקרוסקופ multiphoton, אנדוסקופיה, ו photomedicine. לייזר זה בנוי באמצעות חלקים זמינים מסחרית וטכניקות שחבור בסיסיות.

בעלות נמוכה ייצור מותאם אישית ומצב-הפעלה נעולה של כל נורמלי-נפיצה לייזר סיבים שנייה עבור מיקרוסקופ רב פוטון

אנו מדגימים הייצור של ערוצי ננו-גובה עם שילוב של התקנים משטח אקוסטית גל התקן על ליתיום niobate אקוסטית עבור nanofluidics המראה באמצעות פוטוגרפיה, ננו-עומק בחריטה על האור, ו-טמפרטורת החדר פלזמה הפעלה מרובת שכבות של משטח של ליתיום niobate חד-גביש, תהליך שימושי באופן דומה כדי מליטה ליתיום niobate תחמוצות.

הייצור של ערוצי ננו גובה שילוב הופעה גל אקוסטי המשטח באמצעות ליתיום Niobate אקוסטית הננו לוקדיה

פרוטוקול זה מתאר בנייה של אטלון פברי-פרו בעלות נמוכה, בדיד, מצומד סיבים ומרווח אוויר, עם יישומים שונים, כגון בספקטרוסקופיית גז עקבות. הייצור אפשרי בכל מתקן עם ציוד מעבדה אופטי סטנדרטי זמין.

ייצור אטאלון פברי-פרוט בעלות נמוכה, מצומד סיבים ומרווח באוויר

אבלציה מהירה במיוחד בלייזר בנוזל היא טכניקה מדויקת ורב-תכליתית לסינתזה של ננו-חומרים (ננו-חלקיקים [NPs] וננו-מבנים [NSs]) בסביבות נוזל/אוויר. ננו-חומרים בלייזר יכולים להיות פונקציונליים עם מולקולות פעילות ראמאן כדי לשפר את אות הרמאן של אנליטים הממוקמים על או ליד NSs/NPs.

ננו-חלקיקים וננו-מבנים מהירים במיוחד בלייזר עבור יישומי חישה מבוססי פיזור ראמאן משופרים בפני השטח

למדו שיטה לייצור מבנים ננומטריים בחלליות גביש פוטוני חד-ממדי על סיבים אופטיים באמצעות לייזר פמטו-שנייה. הטכניקה מספקת דיוק גבוה ליישומים בננו-פוטוניקה ומדעי המידע הקוונטי.

המצאה של 1-D פוטוניים Crystal חלל על nanofiber שימוש Femtosecond אבלציה לייזר המושרה

גלה סרטונים נוספים