Fabricação e Teste de microfluídicos optomechanical osciladores

O objetivo geral deste procedimento é fabricar e demonstrar osciladores optomecânicos que operam com meios de fase fluida. Isso é feito primeiro fabricando ressonadores optomecânicos microfluídicos por meio de aquecimento e desenho de pré-formas capilares de vidro de sílica fundida sob iluminação a laser de CO2. O segundo passo é montar os dispositivos fabricados para teste.

Em seguida, um laser de diodo é usado para bombear os modos de galeria de sussurro óptico do dispositivo fabricado por meio de uma fibra óptica cônica. Em última análise, a análise eletrônica do espectro dos sinais ópticos de saída é usada para mostrar a interação optomecânica e a detecção por meio de modos mecânicos em fluidos. Esses dispositivos fornecem uma capacidade anteriormente indisponível de realizar experimentos de mecânica óptica com materiais em fase fluida.

Geralmente, os indivíduos novos neste método terão dificuldade em fazer com que os parâmetros de fabricação, processo, necessidade, prática e fabricação sejam otimizados. A demonstração deste método é crítica, pois a atuação e a identificação do modo optomecânico são difíceis de dominar. Os ressonadores microfluídicos serão fabricados aquecendo e trefilando pré-formas capilares de vidro para realizar este primeiro alinhamento.

Dois estágios de tradução linear controláveis por software. Então eles se movem na mesma linha. Eles devem ser separados por alguns centímetros para que o capilar possa ser estendido através da lacuna.

Os porta-amostras nos estágios devem ser alinhados para manter um capilar no eixo. Ao longo da linha de movimento das etapas, o aquecimento será feito por dois lasers de CO2 antes de prosseguir. Tome as devidas precauções de segurança para trabalhar com lasers de alta potência.

Em seguida, direcione a saída dos lasers de forma que eles atinjam o mesmo ponto no espaço entre os estágios lineares. Este ponto deve estar em um ponto onde um capilar será suspenso. Faça uso de blocos de vigas para parar as vigas após o ponto alvo.

Use software para o controle simultâneo dos dois estágios de translação e os níveis de potência dos dois lasers de CO2. Para esta configuração. Capilares confiáveis são produzidos quando um estágio se move rapidamente, cerca de 10 milímetros por segundo, e o outro lento, cerca de 0,5 milímetros por segundo na mesma direção para alimentar mais material para a zona de aquecimento.

Ambos os lasers são ajustados em 4,5 watts para um período de pré-aquecimento de três segundos. Em seguida, cinco watts ou mais durante o processo de desenho. Para fabricar o ressonador, use sílica fundida, pré-forma capilar, corte um comprimento que possa atingir entre os dois porta-amostras no estágio de tradução linear cerca de dois a quatro centímetros.

Em seguida, conecte o capilar aos porta-amostras. Portanto, a zona-alvo do laser está aproximadamente no meio do comprimento capilar. Prossiga iniciando o software de controle.

O laser pré-aquece o capilar por três segundos. Em seguida, o capilar é puxado por cerca de 10 segundos. Quando o processo terminar, remova o capilar desenhado manuseando apenas a extremidade grossa não desdobrada para evitar contaminação.

Pendure o capilar de forma que a superfície limpa do ressonador fique suspensa no ar. Crie capilares com diâmetros diferentes, variando os parâmetros de tração e repetindo o processo de fabricação para garantir que os capilares estejam abertos. Trabalhe com uma panela rasa com água e uma seringa.

Pegue cuidadosamente um capilar acabado e mergulhe uma extremidade na água. Use a seringa para soprar ar pela outra extremidade. Bolhas de ar indicam que o capilar está aberto.

Antes de testar os capilares, um suporte deve ser construído para montá-los. Para fazer isso, corte três pedaços de vidro de um centímetro por 0,5 centímetro de lâminas de vidro. Além disso, corte um pedaço de três centímetros por meio centímetro também de uma lâmina de vidro.

Em seguida, use adesivo de colagem de vidro ou super cola para montar essas peças em um eha. Em seguida, corte de um capilar desenhado, um comprimento que pode abranger a distância entre dois ramos adjacentes no suporte em forma de U e se estender além deles. Use adesivo óptico para colar o capilar de forma que suas extremidades se estendam além dos dois ramos do suporte e seu centro fique suspenso entre eles.

Em seguida, catalise o adesivo óptico com uma luz de cura UV LED pelo tempo que for necessário. Cerca de 10 segundos prossiga com a obtenção de tubos de plástico com um diâmetro interno ligeiramente maior que o capilar. Insira cuidadosamente um tubo sobre cada extremidade do capilar montado.

Novamente, use adesivo óptico para selar a conexão entre o capilar e o e cure com luz ultravioleta. Após a cura, o conjunto está pronto para montagem. Usando o terceiro ramo de vidro livre para prender a estrutura no lugar.

Este experimento faz uso de um laser infravermelho acoplado a fibra sintonizável de comprimento de onda conectado a um gerador de função. Usado para varrer periodicamente os comprimentos de onda do laser. A saída do laser é primeiro passada por um controlador de polarização.

A partir daí, ele é acoplado a um guia de onda de fibra cônica de banda de telecomunicações de modo único que está próximo a um estágio de posicionamento nano. Após a fibra cônica, a luz passa por atenuadores para proteger os analisadores a jusante. Para este experimento seguindo o atenuador, a luz é direcionada para um fotodetector conectado a um analisador de espectro elétrico e um osciloscópio.

Comece o experimento estabilizando o laser e iniciando varreduras do comprimento de onda do feixe de laser. Em seguida, recupere o ressonador capilar montado, monte o suporte do ressonador capilar no estágio de posicionamento nano próximo à fibra cônica. Em seguida, traduza cuidadosamente o estágio para trazer o ressonador cerca de um mícron da fibra cônica para obter o acoplamento evanescente.

À medida que os comprimentos de onda são varridos, mergulhos na transmissão do laser em função do tempo visualizado no osciloscópio, indicam a presença de acoplamento e ressonâncias evanescentes. Use o analisador de espectro para procurar interferência temporal entre a luz laser de entrada e a luz espalhada. Esta nota de batida ocorre na frequência de oscilação mecânica.

Neste exemplo, um modo mecânico a 24,94 megahertz é excitado no capilar pela tentativa de pressão de radiação de travar no modo óptico relevante para uma oscilação mecânica desligando a varredura de frequência do laser e controlando o comprimento de onda do laser. No modo de onda contínua, sinais periódicos aparecerão em um osciloscópio quando um modo mecânico estiver presente. Uma vez dominado, a fabricação do dispositivo e o teste podem ser concluídos em cerca de 45 minutos, se forem feitos corretamente.

Ao tentar este procedimento, é importante lembrar que o ressonador e a fibra cônica nunca devem ser manuseados manualmente, mesmo com a pinça. Isso é para manter a limpeza das superfícies. Desde o seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisadores no campo da mecânica óptica da cavidade explorarem novas interações com fluidos e bioanalitos.