Vi presentiamo un protocollo per la realizzazione di 1-D cavità a cristallo fotonico in fibre di silice diametro subwavelength (nanofibre ottici) utilizzando femtosecondi ablazione laser-indotta.
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Articolo metodologico
Fabbricazione di 1-D Photonic cristallo cavità su una nanofibre Utilizzando ablazione laser a femtosecondi-indotta
In questo articolo
Sommario
Abstract
Vi presentiamo un protocollo per la realizzazione di 1-D Photonic Crystal (PhC) cavità sul subwavelength diametro fibre ottiche rastremate, nanofibre ottiche, utilizzando femtosecondi ablazione laser-indotta. Abbiamo dimostrato che migliaia di periodici nano-crateri sono fabbricati su un nanofibre ottica irradiando con appena un singolo impulso laser a femtosecondi. Per un campione tipico, periodici nano-crateri con un periodo di 350 nm e con un diametro gradualmente variabile da 50 - 250 nm su una lunghezza di 1 mm sono fabbricati su un nanofibre diametro circa 450 - 550 nm. Un aspetto fondamentale di tale nanofabbricazione è che il nanofibre stesso agisce come una lente cilindrica e focalizza il fascio laser a femtosecondi sulla sua superficie ombra. Inoltre, il colpo singolo fabbricazione rende immune a instabilità meccaniche e altre imperfezioni di fabbricazione. Tali periodici nano-crateri sulla nanofibre, agiscono come un 1-D PhC e consentono forte e banda larga di riflessione, pur mantenendo l'elevata trasmissione fuori dal stopband. Inoltre presentiamo un metodo per controllare il profilo della matrice nano-cratere per fabbricare apodizzato e difetti indotti cavità PHC sul nanofibre. La forte confinamento del campo, sia trasversale e longitudinale, nelle cavità PHC nanofibre-based e l'efficiente integrazione delle reti in fibra, può aprire nuove possibilità per applicazioni nanofotonici e informatica quantistica.
Introduzione
Forte confinamento della luce in dispositivi nanofotonici ha aperto nuove frontiere nel campo della scienza ottica. Le moderne tecnologie di nanofabbricazione hanno permesso la fabbricazione di 1-D e 2-D Photonic cristallo (PHC) cavità per nuove prospettive in lasing 1, rilevamento 2 e le applicazioni di commutazione ottica 3. Inoltre, forte interazione luce-materia in queste cavità PHC ha aperto nuove strade per informatica quantistica 4. A parte le cavità PHC, nanocavità plasmoniche hanno anche dimostrato prospettive promettenti 5,
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Protocollo
ATTENZIONE: indossare occhiali di sicurezza e rigorosamente evitare l'esposizione diretta alla lampada UV e tutti i laser, tra cui il laser a femtosecondi. Indossare un abito camera pulita e guanti per evitare la contaminazione. Smaltire qualsiasi spazzatura fibra correttamente nella casella di spazzatura designato.
1. Preparazione nanofibre
- Utilizzare un estrattore di rivestimento in fibra di striscia la giacca polimerica della fibra ottica monomodale per una lunghezza di 5 mm in due punti separati da 200 mm. Pulire le due parti spogliato meccanicamente con camera bianca wipe immersi in metanolo. Immergere della fibra tra ....
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Risultati
La Figura 2 mostra l'immagine SEM di un segmento tipico del campione nanofibre fabbricato. Essa mostra che periodiche nano-crateri si formano sul lato ombra del nanofibre, con una periodicità di 350 nm corrispondente bene alla figura di interferenza. L'inserto mostra la vista ingrandita del campione. La forma dei nano-crateri è quasi circolare e il diametro di un tipico nano-cratere è di circa 210 nm.
.......
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Discussione
L'effetto di lente del nanofibre svolge un ruolo importante nella tecnica di fabbricazione, creando nano-crateri sulla superficie ombra del nanofibre (mostrato in Figura 2). L'effetto di lente del nanofibre rende inoltre il processo di fabbricazione robusta per qualsiasi instabilità meccaniche in senso trasversale (asse Y). Inoltre, a causa dell'irraggiamento a colpo singolo, le instabilità lungo gli altri assi non influenzano la fabbricazione come il tempo di irraggiamento è solo 120 fs
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato supportato dall'Agenzia giapponese per la scienza e la tecnologia (JST) attraverso il Programma di Innovazione Strategica. KPN riconosce il sostegno di una sovvenzione per la ricerca scientifica (sovvenzione n. 15H05462) della Japan Society for the Promotion of Science (JSPS).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Laser a femtosecondi | coerente Inc. | Libra HE | |
| Maschera di fase | Ibsen Photonics Attrezzature per la produzione di | ||
| ... | Scheda | ||
| ADC | PicoTech | ADC-24 | |
| Fibra monomodale | Fujikura | FutureGuide-SM | |
| Sorgente a banda larga | NKT Photonics | SuperK EXTREME | |
| CW Tunable Laser | Coherent Inc. | MBR-110 | |
| Analizzatore di spettro (Spettro di trasmissione) | Thermo Fisher Scientific | Nicolet 8700 | |
| Analizzatore di spettro (Spettro di riflessione) | Ocean Optics | QE65000 | |
| CCD Camera | Thorlabs | DCC1545M | |
| Misuratore | di potenza Thorlabs | D3MM | |
| Pt-Coater | Vacuum Device Inc. | MSP-1S | |
| Microscopio elettronico a scansione | Keyence | VE-9800 | |
| Epossidico polimerizzabile UV | NTT-AT | AT8105 | |
| Fotodiodo | ThorLabs | PDA 36A-EC | |
| Salvietta per camera bianca | TExWipe | TX-404 | |
| Sverniciatore per rivestimento in fibra | NTT-AT | Tronchesi per fibre 250 μ m | |
| Vetro di copertura | Matsunami Glass IND,LTD | NEO MICRO vetro di copertura 0,12-0,17 mm | |
| PZT | NOLIAC | NAC 2011-H20 | |
| Stadio con lente cilindrica | NewPort | M-481-A | |
| Y, Z mette in scena | Chuo Precision Industrial Co., LTD. | LD-149-C7 | |
| Stadio di rotazione | SIGMA KOKI | KSPB-1026MH | |
| Z-stage(1), Z-stage(2) | NewPort | M-460P |
Riferimenti
- 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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Ristampe e permessi
