파라메트릭 광기계 여기(parametric optomechanical excitations)는 최근 광학 방사선 압력과 자극된 브릴루인 산란(Brillouin scattering)을 통해 미세유체 광기계 공진기에서 실험적으로 입증되었습니다. 이 논문은 이러한 미세유체 공진기의 제작과 함께 광기계적 진동을 생성하고 검증하는 방법론에 대해 설명합니다.
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이 논문에서
요약
초록
포논 모드와 광자 모드 파라 메트릭 커플 microresonators 등 다양한 광학 시스템에서 조사 된 실험 optomechanics로 구멍. 그러나, 광 기계 장치를 직접 액침 동안 증가 음향 방사 손실의 거의 모든 출판 광 기계 실험은 고체 상태에서 수행되었다. 본 논문은 최근에 도입 된 중공 미세 광 기계 공진기에 대해 설명합니다. 자세한 방법은, 이러한 초고 Q 미세 공진기를 제작 광 기계 테스트를 수행하고, 방사선 압력 중심의 호흡 모드와 SBS 기반 속삭이는 갤러리 모드 파라 메트릭 진동을 측정하기 위해 제공됩니다. 모세관 공진기 내부에 액체를 구속함으로써, 높은 기계 및 광학 품질 요소를 동시에 유지됩니다.
서론
공동 optomechanics로 방사선 압력 (RP) 1-3에 의해 microresonators에서 포논 모드와 광자 모드 사이의 파라 메트릭 커플 링을 연구하고 브릴 루앙 산란 (SBS) 4-6 자극. SBS와 RP 메커니즘은 섬유 7, 마이크로 4,6,8, 토 로이드 1.9 및 결정 공진기 5,10 등 다양한 광학 시스템에서 입증되었습니다. 이 광자 - 포논 결합을 통해 모두 11 및 기계 모드의 여기 6,10 냉각이 입증되었다. 그러나, 거의 모든 실험은 물질의 고체 단계에 있습니다 optomechanics로 보도했다. 때문에 액체의 높은 임피던스를 크게 증가 복사 청각 손실의 광 기계 장치의 결과를 직접 액침 공기와 비교하기 때문입니다. 또한, 일부 상황에서 액체의 소산 손실 메커니즘은 음향 방사 손실을 초과 할 수있다.
Recently, 마이크로 모세관 형상 중공 광 기계 발진기의 새로운 유형은 12 ~ 15을 소개하고, 디자인에 의해 미세 유체 실험에 장착되어있다. 이것은 모세관의 직경은 동시에 광 위스퍼 갤러리 공명 (16)뿐만 아니....
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프로토콜
매우 높은 Q 미세 유체 공진기의 1. 제작
- 모세관 제조 설치 준비
- 다음과 같은 방법으로 미세 유체 광 기계 공진기를 제작 -. 10.6 미크론 파장에서 약 10 CO 2 레이저 방사선의 W와 유리 모세관 프리폼을 열, 동력 변환 단계를 이용하여 선형으로 가열 된 모세관을 끌어도 1을 선형 변환의 구성을 나타낸다 단, 레이저, 그리고 당기는 과정 전에 모세관 프리폼의 위치.
- 동시에 (난방) 두 CO 2 레이저와 2 개의 선형 단계를 제어하는 프로그램에 적합한 자동화 소프트웨어. 이 선형 스테이지는 레이저 가열 모세관 연신 공정을 수행한다.
- 선형 단계 중 하나는 선형 그리기 프로세스 (예 : 5mm / 초) 빨리해야합니다. 느린 선형 스테이지보기, 둘째로 가열 존 자세히 소재로 피드모세관 프리폼 재료를 당기는 공정 동안 고갈되는시기 (예를 들면 0.5 mm / 초).
- 수직 및 수평 축 모두를 따라 선형 단계에서 샘플 홀더에 맞 춥니 다.
- 주의 깊게 (샘플 홀더 사이) 공간에서 같은 지점을 대상으로 같은 것을 모두 CO 2 레이저 빔을 맞 춥니 다. 카드 용지 또는 열....
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결과
이 방법에 의해 제조 된 모세 혈관 (30 μm의 200 μm의 사이에) 명확하고, 매우 유연하고 얇은 있지만, 직접 처리를 위해 충분히 강력하다. 그것은 높은 광 품질 계수 (Q)를 유지하기 위하여 먼지와 물 (수분)에 대한 모세관 장치의 외부 표면을 보호하는 것이 중요하다. 물에서 모세관의 한쪽 끝을 침지하고 주사기에 의해 모세관을 통해 공기를 송풍함으로써, 모세관 발열로 인한 제조 중에 밀봉되었는지 여부를 통해 확인 될 수있다.
가변 파장 레이저는 테이퍼 광 도파로 결합 수단에 의해 제조 장치의 광 모드를 조사하는 데 사용될 수있다. 이 테스트에서, 날카로운 광 공진은 높은 광학 Q-인수를 나타내는 것으로 예상된다. 높은 Q-인자에 대한 추가 표시는 광 모드 (25)의 열 폭이 넓어입니다.
RP-작동 파라 메트릭 발진이 발생, harmoni 기계적 모드의 CS는 테이퍼 진 도파로의 출력 포.......
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토론
우리는 제조 및 자극 (및 심문) 기계적 진동 높은-Q 광 공진을 이용하여 공동 optomechanics로와 미세 유체 사이에 다리를 새 장치를 테스트했습니다. 그것은 11,300 MHz로 2 메가 헤르츠에 걸쳐 가격을 기계적 진동 모드의 다양한 생성하는 여러 여기 메커니즘은 매우 동일한 장치에서 사용할 수있는 것은 놀라운 일이다. 원심 방사선 압력이 2-200 MHz의 범위에서 포도주 잔으로 한 잔 모드와 호흡 모드를 모두 지원, 앞으로 브릴 루앙 산란 50-1 MHz의 범위에서 기계 속삭이는 갤러리 모드를 허용하고, 마지막으로, 이전 버전과의 유도 브릴 루앙 산란 11,000 MHz의 근처에 기계 속삭이는 갤러리 모드를 흥분 자극 .
현재 작업에서 설명하는 방법은 약 10 8의 매우 높은 광학 품질 요소와 이러한 미세 공진기의 제조를 가능하게한다. 동시에, 액체는 이제 장치 내에 국한되어 있기 때문에, 교류oustic 손실 제어하에 가져온 것으로 디바이.......
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공개 사항
우리는 공개할 것이 없습니다.
감사의 글
이 작업은 일리노이 대학교 어바나-샴페인 캠퍼스의 스타트업 펀딩, AFOSR의 보조금을 통한 DARPA ORCHID 프로그램, CMMI-1265164 보조금을 통한 국립과학재단, 국립과학재단 대학원 연구 펠로우십 프로그램의 지원을 받았습니다. Jack Harris 교수, Pierre Meystre 교수, Matt Eichenfield 박사, Taher Saif 교수, Rashid Bashir 교수와의 계몽적인 토론에 감사드립니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 조정 가능한 IR 레이저 | Newfocus | TLB-6328 | |
| 광검출기 | Newfocus | 1811-FC (저속 125MHz) / 1611-FC-AC (고속 1GHz) | |
| 광섬유 | Corning | SMF28 | |
| 실리카 모세관 | PolyMicro | TSP700850 | |
| 10.6 um 파장 CO2 레이저 | Synrad | 48-1KWM 및 48-2KWM | |
| UV 경화 광학 접착제 | Thorlabs | NOA81 | |
| Tubing | Tygon | EW-06418-01 | |
| 주사기 | B-D | YO-07940-12 | |
| Needles | Weller | KDS201P | |
| Electrical Spectrum analyzer | Agilent Technologies | N9010A (EXA Signal Analyzer) | |
| 전기 스펙트럼 분석기 | 텍트로닉스 | 6114A (RSA, 실시간 스펙트럼 분석기) | |
| 광 스펙트럼 분석기 | Advantest | Q8384 | |
| 오실로스코프 | 텍트로닉스 | DPO 4104B-L | |
| 골드 미러 | II-VI 적외선 | 836627 | |
| 선형 스테이지(저속) | DryLin | H1W1150 | |
| 선형 스테이지(고속) | PBC 선형 | MTB055D-0902-14F12 | |
| Fabry Perot 광 스펙트럼 분석기 | Thorlabs | SA 200-14A(FSR: 1.5GHz) |
참고문헌
- Carmon, T., Rokhsari, H., Yang, L., Kippenberg, T., Vahala, K. Temporal Behavior of Radiation-Pressure-Induced Vibrations of an Optical Microcavity Phonon Mode. Physical Review Letters. 94 (22), (2005).
- Rokhsari, H., Kippenberg, T., Carmon, T., Vahala, K. J.
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재인쇄 및 허가
