Summary
हम एक कार्बन डाइऑक्साइड लेजर reflow सिलिका सहित मुक्त खड़े microspheres और के पर चिप microtoroids को गुंजयमान cavities, बनाना तकनीक के उपयोग का वर्णन करता है. reflow विधि सतह खामियों हटा, दोनों उपकरणों के भीतर लंबे समय तक फोटॉन जन्मों की अनुमति है. परिणामस्वरूप उपकरणों अति उच्च गुणवत्ता कारकों है, दूरसंचार से biodetection को लेकर अनुप्रयोगों को सक्षम.
Protocol
1. Microsphere निर्माण
- एक छोर से ऑप्टिकल फाइबर, पट्टी ~ 1.5 "cladding की एक छोटी राशि (लगभग 5 इंच) का चयन करें और या तो मेथनॉल या इथेनॉल (चित्रा 1 क, ख) के साथ साफ.
- यदि उपलब्ध है, फोड़ना एक ऑप्टिकल फाइबर क्लीवर के साथ अंत. यदि उपलब्ध नहीं है, तार कटर या ऐसी है कि ~ "0.5 रह गया है कैंची कटौती के साथ एक ऑप्टिकल फाइबर क्लीवर का उपयोग करने का लाभ यह है कि यह एक बहुत चिकनी, चित्रा 1b के रूप में समान कटौती का उत्पादन अत्यधिक या एक कट से खुरदरापन दोष के कारण हो सकता है. असमान reflow, परिणामस्वरूप क्षेत्रों की गुणवत्ता कारक को कम.
- 3W सीओ 2 लेजर एक ~ 500μm व्यास स्थान के लिए आकार करने के लिए ध्यान केंद्रित शक्ति के लिए साफ फाइबर अंत बेनकाब ~ 1 सेकंड (चित्र -1 सी, डी, ई). यह क्षेत्रों में व्यास ~ 200μm उत्पादन, तथापि, आकार बढ़ाने या कम ऑप्टिकल फाइबर व्यास द्वारा tuned किया जा सकता है. थोड़ा लेजर तीव्रता भी समायोजन ख हो सकता हैreflow के बड़े या छोटे क्षेत्रों के लिए आवश्यक ई.
2. Microtoroid निर्माण
- डिजाइन और अंधेरे, ठोस हलकों के साथ अपनी पसंद का अंतर और व्यास में एक photomask,. यह नोट करना महत्वपूर्ण है कि उत्पादन toroids 25-30% मुखौटा पर हलकों से छोटी हो जाएगी. उदाहरण के लिए, 100 microns के एक व्यास के साथ एक ठोस सर्कल लगभग 75 microns के एक व्यास के साथ एक toroid का उत्पादन होगा. इसके अलावा, यह करने के लिए प्रत्येक चक्र के बीच और हलकों के arrays के बीच कम से कम अंतरिक्ष के 5mm और नकाब के किनारों के आसपास अंतरिक्ष के कम से कम 1-2mm छोड़ने की सिफारिश की है. चूंकि नमूना वेफर्स ध्यान चिमटी के साथ संभाला जाना चाहिए, यह महत्वपूर्ण है के toroids को नुकसान पहुँचाए बिना पकड़ के लिए चिमटी के लिए जगह छोड़. अतिरिक्त अंतरिक्ष में भी एक पतला समाप्त उपकरणों में जोड़े प्रकाश ऑप्टिकल फाइबर के लिए जगह उपलब्ध कराता है, और नमूने छोटे सरणियों में और अधिक आसानी से कटौती की अनुमति देता है. इस प्रक्रिया के लिए, हम 160 माइक्रोन di की पंक्तियों के साथ एक मुखौटा का उपयोगameter की हलकों ~ अलग हलकों की प्रत्येक पंक्ति के बीच अंतरिक्ष के ~ 5mm के साथ 1mm. समाप्त toroids व्यास में लगभग 110 माइक्रोन हैं.
- Thermally बड़े हो सिलिका की एक 2 माइक्रोन मोटी परत के साथ सिलिकॉन वेफर्स के साथ शुरू करो. फोड़ना से photolithography मुखौटा पर वांछित microdisk पैटर्न फिट वेफर्स, photoresist बढ़त मनका के लिए कमरे में जा. ध्यान दें कि निर्माण की शुरुआत में, यह आमतौर पर सबसे अधिक सिलिकॉन wafers के बड़े टुकड़े (~ कई सेमी x कई सेमी) पर खोदना कई हलकों के arrays के लिए सुविधाजनक है. बड़ा वेफर्स photolithography और एक समय में अधिक नमूनों की नक़्क़ाशी बीओई की अनुमति है, और अधिक आसानी से चिमटी के साथ संभाला. बाद में, XEF 2 नक़्क़ाशी कदम से पहले यह फोड़ना छोटे सरणियों में बड़ा वेफर्स के लिए सिफारिश की है तेजी से, अधिक वर्दी XEF 2 नक़्क़ाशी की अनुमति है.
- Fumehood में, एसीटोन, मेथनॉल, isopropanol, और विआयनीकृत पानी के साथ rinsing द्वारा अच्छी तरह से साफ वेफर्स. उड़ा नमूने एक नाइट्रोजन या COMP के फ़िल्टर का उपयोग कर सूखीressed हवा बंदूक, और उन्हें एक गर्म थाली पर जगह कम से कम 2 मिनट के लिए सूखी के लिए 120 डिग्री सेल्सियस के लिए सेट.
- शांत दे वेफर्स के बाद, उन्हें एक / ज्वलनशील विलायक fumehood में जगह है और 2 वाष्प विधि का उपयोग मिनट के लिए HMDS को बेनकाब. एक सरल वाष्प जमाव विधि: एक छोटे से 10ml बीकर में HMDS की कुछ बूँदें डाल, और तब वेफर्स और एक बड़ा ग्लास कंटेनर के साथ छोटे बीकर वाष्प पकड़ को कवर किया.
- एक उचित आकार माउंट के साथ एक स्पिनर पर एक नमूना रखें. एक dropper बोतल या सिरिंज और फिल्टर का प्रयोग, नमूना के लिए photoresist लागू होते हैं. प्रत्येक नमूना पर 500rpm में 5 सेकंड, 3000rpm पर 45 सेकंड के बाद के लिए कोट S1813 photoresist के स्पिन. एज मनका अगर वफ़र पर्याप्त इतनी बड़ी है कि धार मनका patterning के साथ हस्तक्षेप नहीं करता है हटाने की जरूरत नहीं है.
- नरम 95 पर एक गर्म थाली पर photoresist ° सी 2 मिनट के लिए सेंकना.
- एक यूवी मुखौटा aligner और वांछित photomask का प्रयोग, एक photoresist से ढके नमूनों को बेनकाबयूवी विकिरण के 2 80mJ/cm की कुल.
- एमएफ डेवलपर 321 में नमूने photoresist है जो पराबैंगनी प्रकाश के संपर्क में था हटाने को विसर्जित कर दिया. जबकि विकासशील, बारीकी से देखने के रूप में photoresist के वफ़र से निकाल दिया जाता है और भंग. यह महत्वपूर्ण है / हलचल बेंत की मार कंटेनर लगातार इस प्रक्रिया के दौरान करने के लिए सुनिश्चित करें photoresist के समान रूप से हटा दिया जाता है. दिए गए मापदंडों के लिए, photoresist विकसित करने के लिए लगभग 30 सेकंड लेता है.
- जब अवांछित photoresist की सबसे डेवलपर में भंग कर दिया है, नमूने पानी चलाने के अंतर्गत अच्छी तरह कुल्ला, धीरे से एक नाइट्रोजन या हवा बंदूक का उपयोग कर नमूने सूखी झटका, और एक खुर्दबीन सभी अवांछित photoresist के हटा दिया गया है करने के लिए सुनिश्चित करें के साथ नमूनों का निरीक्षण किया. यदि आवश्यक हो, नमूने डेवलपर में फिर से डूब कर सकते हैं, हालांकि, एक सावधान रहना के लिए नमूने के रूप में वांछित photoresist के पैटर्न को भी क्षतिग्रस्त किया जा सकता है नहीं अति विकसित करना चाहिए. (यदि वांछित पैटर्न क्षतिग्रस्त या दोषपूर्ण हैं, photoresist हो सकता हैएसीटोन और 2.1-2.9 फिर से दोहराया जा सकता है) कदम के साथ हटा दिया.
- विकसित करने के बाद, अच्छी तरह से पानी चलाने में नमूने कुल्ला, धीरे नमूने सूखी झटका, और मुश्किल से 110 पर एक गर्म थाली पर उसे गरम ° 2 मिनट के लिए सी. यह कदम अपने गिलास संक्रमण तापमान ऊपर photoresist तपता, photoresist और आंशिक रूप से मरम्मत खुरदरापन जो विकासशील प्रक्रिया के दौरान हुई reflowing.
- Teflon कंटेनर और आवश्यक सुरक्षा उपकरण का प्रयोग, नमूने सुधार बफर ऑक्साइड etchant (बीओई) में विसर्जित कर दिया. BOE HF, जो कवर करने के लिए सिलिकॉन वफ़र (चित्रा 2a ग) परिपत्र सिलिका पैड के रूप में नहीं photoresist के द्वारा सिलिका etches. बेहतर बफर HF एक चिकनी खोदना, जिसके परिणामस्वरूप सिलिका हलकों में कम से कम खुरदरापन पैदा करता है. हालांकि यह संभव है मिश्रण करने के लिए HF बफर 49% HF के साथ शुरू, यह आम तौर पर केवल छोटी मात्रा के रूप में बना रहे हैं अत्यधिक चर परिणाम के लिए नेतृत्व कर सकते हैं.
- लगभग 15-20 मिनट के बाद (घपैटर्न, नमूना आकार और नमूनों की संख्या) पर epending, Teflon चिमटी का उपयोग कर BOE से नमूने को हटा दें. ध्यान से पानी चलाने में नमूने कुल्ला. सिलिका जब नमूने हाइड्रोफोबिक हो गया है हटा दिया गया है.
- नक़्क़ाशी, rinsing, और नमूने सुखाने के बाद, उन्हें निरीक्षण एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का उपयोग. यकीन है कि वांछित पैटर्न पूरी तरह से etched के है और सभी अवांछित सिलिका हटा दिया गया है की जाँच करें. यदि आवश्यक हो, आगे नक़्क़ाशी के लिए बीओई के लिए नमूने वापस. एक नमूने नहीं overetch सावधान होना चाहिए, या photoresist के नीचे परिपत्र पैटर्न क्षतिग्रस्त हो सकती है.
- एक बार BOE नक़्क़ाशी पूरा हो गया है, विआयनीकृत पानी में अच्छी तरह से नमूने कुल्ला और सूखी झटका. यदि नमूने सिलिकॉन वफ़र के बड़े टुकड़ों पर हैं, यह भी (dicing देखा या हीरा मुंशी का उपयोग करके) उन्हें सिलिका हलकों के अलग - अलग पंक्तियों के साथ छोटे टुकड़ों में कटौती की सिफारिश की है. हलकों की व्यक्तिगत पंक्तियों और अधिक जल्दी से और समान रूप से XEF में etched हैं2 नक़्क़ाशी कदम (2.16). सिलिकॉन धूल काटने से उत्पादन अगले कदम में सफाई के दौरान हटा दिया जाता है.
- एसीटोन, मेथनॉल, isopropanol, और विआयनीकृत पानी के साथ rinsing द्वारा photoresist निकालें, और एक 120 डिग्री सेल्सियस गर्म थाली पर कम से कम 2 मिनट के लिए एक नाइट्रोजन बंदूक और हीटिंग का उपयोग कर नमूने सूखी.
- XEF 2 नक़्क़ाश का प्रयोग, परिपत्र सिलिका पैड के नीचे सिलिकॉन काटकर अलग कर देना करने के लिए सिलिका microdisks (चित्र 2d - च) के रूप में. etched के राशि सिलिका के चक्र आकार का लगभग 1/3 हो सकता है, इसलिए है कि जिसके परिणामस्वरूप है microdisk स्तंभ लगभग कुल डिस्क व्यास, के रूप में एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के साथ निरीक्षण द्वारा निर्धारित की 1/3-1/2 चाहिए. XEF 2 दालों की संख्या और प्रत्येक नाड़ी की अवधि कक्ष और दो इस्तेमाल किया नक़्क़ाश XEF के प्रकार में सिलिकॉन की राशि पर निर्भर करता है.
- XEF 2 नक़्क़ाशी के बाद, लगभग 1 पर ध्यान केंद्रित सीओ 2 लेजर बीम के लिए नमूनों को बेनकाब~ 3 सेकंड के लिए या जब तक एक चिकनी toroid 2W तीव्रता (चित्रा 2g - मैं) का गठन किया है. डिस्क का सही आकार और 2 XEF की राशि काटकर अलग कर देना, एक से थोड़ा अधिक या कम तीव्रता और जोखिम समय के आधार पर एक microtoroid फार्म की जरूरत हो सकती है. यह महत्वपूर्ण है कि लेजर बीम और microdisk के केंद्र के केंद्र के गठबंधन कर रहे हैं, ताकि सिलिका microdisk एक चिकनी, परिपत्र microtoroid के फार्म का होगा.
3. प्रतिनिधि परिणाम
microsphere और microtoroid उपकरणों दोनों ऑप्टिकल और माइक्रोस्कोपी स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (चित्रा -1 डी, ई, और चित्रा 2, मैं) का उपयोग imaged किया जा सकता है. सभी छवियों में, युक्ति सतह की एकरूपता स्पष्ट रूप से स्पष्ट है.
सत्यापित करें कि विस्तृत दृष्टिकोण अति उच्च क्यू उपकरणों बनाता है, हम भी linewidth माप (Δλ) के प्रदर्शन और लोड की गणना के द्वारा कई उपकरणों के क्यू कारक विशेषतासरल अभिव्यक्ति से क्यू: क्यू = λ / Δλ = ωτ जहां, λ = तरंगदैर्य गूंजनेवाला, ω = आवृत्ति, और τ = फोटॉन जीवनकाल. प्रत्येक डिवाइस पहले विस्तृत 1,9 प्रक्रियाओं और कई उपकरणों की तुलना ग्राफ गढ़े उपयोग के प्रतिनिधि स्पेक्ट्रा 3 चित्र में दिखाया गया है. सभी उपकरणों की गुणवत्ता कारकों के ऊपर 10 लाख 100 करोड़ से ऊपर जा रहा बहुमत के साथ.
microsphere स्पेक्ट्रम के एक ही प्रतिध्वनि थी, यह दर्शाता है कि प्रकाश या तो दक्षिणावर्त या काउंटर दक्षिणावर्त प्रचार ऑप्टिकल मोड में मिलकर. हालांकि, toroid के स्पेक्ट्रम एक अलग गूंज प्रदर्शन, कि दोनों दक्षिणावर्त और जवाबी दक्षिणावर्त एक साथ मोड में मिलकर प्रकाश का संकेत है. यह घटना तब होता है जब वहाँ के युग्मन साइट पर एक मामूली दोष है. एक दोहरी - Lorentzian स्पेक्ट्रम फिटिंग, दोनों मोड के क्यू कारक निर्धारित किया जा सकता है. विभाजन गूंज phenomeना दोनों क्षेत्र और toroid resonators में हो सकता है, लेकिन अधिक बार toroids में मनाया के रूप में वे अधिक खामियों के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं और कम ऑप्टिकल मोड क्षेत्रों के लिए तुलना में है.
चित्रा 1 microsphere गुहा निर्माण प्रक्रिया का प्रवाह चार्ट. a) प्रतिपादन और ख) एक साफ और cleaved ऑप्टिकल फाइबर ऑप्टिकल माइक्रोग्राफ. ग) प्रतिपादन, घ) ऑप्टिकल माइक्रोग्राफ और ई) एक गुंजयमान यंत्र microspere की इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ स्कैनिंग.
चित्रा 2. Microtoroid गुहा निर्माण प्रक्रिया के प्रवाह चार्ट. ) प्रतिपादन, ख) शीर्ष देखने के ऑप्टिकल माइक्रोग्राफ और ग) की ओर देखने के परिपत्र ऑक्साइड पैड, के रूप में photolithography और बीओई नक़्क़ाशी द्वारा परिभाषित की इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ स्कैनिंग. बीओई द्वारा बनाई है कि ऑक्साइड का थोड़ा पच्चर के आकार नोट. घ) प्रतिपादन, ई) शीर्ष दृश्यऑप्टिकल माइक्रोग्राफ और च) की ओर देखने XEF 2 नक़्क़ाशी कदम बाद ऑक्साइड पैड की स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ. ध्यान दें कि ऑक्साइड डिस्क पच्चर के आकार का परिधि का कहना है है. छ) प्रतिपादन, ज) शीर्ष देखने के ऑप्टिकल माइक्रोग्राफ और मैं) microtoroid गुहा की इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ स्कैनिंग पार्श्वदृश्य.
चित्रा 3) microsphere और ख) microtoroid गुंजयमान cavities के रूप में linewidth माप पद्धति का उपयोग करके निर्धारित की प्रतिनिधि गुणवत्ता कारक स्पेक्ट्रा. बहुत उच्च क्यू उपकरणों में एक मोड बंटवारे या एक डबल चोटी का निरीक्षण, जिसमें प्रकाश एक छोटे से दोष को दर्शाता है और दोनों दक्षिणावर्त और विपरीत दिशाओं में circulates हो सकता है. ग) तुलना क्यू कारकों के कई microsphere और microtoroid गुंजयमान cavities के दिखा ग्राफ बड़ा आंकड़ा के लिए यहां क्लिक करें .
चित्रा 4 सीओ 2 लेजर reflow के योजनाबद्ध सेट अप. सीओ 2 लेजर बीम (ठोस नीली रेखा) परिलक्षित होता है और तब नमूना पर केंद्रित है. यह 10.6 माइक्रोन / 633 एनएम बीम combiner, जो 10.6 माइक्रोन पहुंचाता है और 633 एनएम को दर्शाता है के माध्यम से गुजरता है. ऑप्टिकल स्तंभ छवियों नमूना बीम combiner का प्रतिबिंब है, इसलिए, छवि कुछ लाल है. तालिका 4 में इस स्थापना के लिए आवश्यक भागों की एक सूची है.
. गलत तरीके से चित्रा 5) microsphere और ख) microtoroid गुंजयमान cavities के reflowed. किरण भीतर गलत स्थान के कारण, युक्ति मल गठन है. ग) एक गरीब photomask या गरीब लिथोग्राफी का एक परिणाम के रूप में, चंद्रमा के आकार toroid है.
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Discussion
किसी भी ऑप्टिकल संरचना के साथ के रूप में, निर्माण की प्रक्रिया के हर कदम पर सफाई बनाए रखने के महत्व का है. के रूप में वहाँ कई लिथोग्राफी और निर्माण के विषय पर लिखा पाठ्यपुस्तकों हैं, नीचे दिए गए सुझावों के लिए व्यापक हो सकता है, लेकिन अधिक आम मुद्दों के शोधकर्ताओं का सामना करना पड़ा है की कुछ को उजागर नहीं इरादा कर रहे हैं. 19-20
क्योंकि microtoroid परिधि की एकरूपता प्रारंभिक डिस्क की एकरूपता के द्वारा निर्धारित किया जाता है, यह पैटर्न बहुत परिपत्र डिस्क के लिए बहुत महत्वपूर्ण है. आम microtoroid के लिए विशिष्ट समस्याओं हैं: 1) फोटो मास्क pixilation, 2) गरीब से photolithography के तहत (या अधिक जोखिम, के तहत या अधिक के विकास, और किसी न किसी या असमान नक़्क़ाशी), और 3) सिलिका के लिए photoresist की गरीब आसंजन; यहाँ हम हर मुद्दे को अलग - अलग पता.
यह बहुत महत्वपूर्ण है उच्च संकल्प फोटो मास्क प्राप्त है. जबकि कम संकल्प के photomasks या स्याही - जेट के photomasks readil हैंउपलब्ध वाई, इन "मदहोश" या दांतेदार हलकों में परिणाम होगा जो सही ढंग से reflow, गैर परिपत्र toroids में जिसके परिणामस्वरूप नहीं होगा. वर्तमान प्रोटोकॉल बहुत विशिष्ट photoresist फिल्म विशिष्ट यूवी तीव्रता में मोटाई के लिए यूवी जोखिम समय दे. यदि अलग फिल्म मोटाई प्रयोग किया जाता है या अगर photoresist की अवधि समाप्त हो रही है, तो एक अलग जोखिम समय के लिए आवश्यक हो जाएगा. यह भी सलाह है photoaligner जांच करने के लिए सुनिश्चित करें सही यूवी जोखिम दिया जाता है. इसी तरह, डेवलपर में आवश्यक समय के रूप में यह के photoresist फिल्म मोटाई के लिए विशिष्ट है और मानता है कि photoresist पूरी तरह से अवगत कराया है भिन्न हो सकते हैं. अंत में, अगर सिलिका HMDS को तुरंत अवगत कराया है पहले photoresist लागू है, photoresist अच्छी तरह से वफ़र नहीं पालन करना होगा. एक परिणाम के रूप में, जब नमूना बीओई का उपयोग etched है, यह एक गंभीर और गैर वर्दी काटकर अनुभव होगा.
वहाँ एक अन्य मुद्दा जो भी अक्सर toroid निर्माण की प्रक्रिया के साथ उठता है और हैXEF 2 कीमतें गिरा कदम से संबंधित है. सिलिका अधिक सिलिकॉन के लिए 2 XEF के चयनात्मकता उच्च स्तर की वजह से, XEF 2 सीधे खोदना देशी ऑक्साइड है जो स्वाभाविक सिलिकॉन वफ़र पर मौजूद है नहीं होगा. इसलिए, यह महत्वपूर्ण है इस तरह के एक ऑक्साइड के संभावित वृद्धि को कम करने और और नाइट्रोजन के साथ अच्छी तरह से XEF 2 खोदना कक्ष मिटाने के द्वारा किसी भी आगे ऑक्साइड विकास को समाप्त करने के लिए सुनिश्चित करें कि. यदि ऐसा नहीं किया है, XeF2 खोदना अत्यंत किसी न किसी या जेब के हवाले होगा.
इसके अतिरिक्त, आदेश में एक परिपत्र संरचना के रूप में करने के लिए, यह बहुत महत्वपूर्ण है के लिए एक isotropic सिलिकॉन etchant उपयोग. जबकि 2 XEF microtoroid निर्माण की प्रक्रिया में सबसे अधिक इस्तेमाल किया etchant है, वहाँ दूसरों के रूप में HNA, जो Hydrofluoric एसिड, नाइट्रिक एसिड और एसिटिक एसिड का एक मिश्रण है 20 हालांकि रहे हैं., क्योंकि यह HF शामिल हैं, यह के रूप में चयनात्मक के लिए नहीं है 2 XEF के रूप में सिलिकॉन है, और सिलिका म्यू की नक़्क़ाशीसेंट खाते में ले जाया जाएगा.
सीओ 2 लेजर reflow के इस्तेमाल की प्रक्रिया बहुत ठीक किया जाना चाहिए करने के लिए सफलतापूर्वक microspheres और microtoroids बनाना. एक मानक और सरल reflow सेटअप तालिका 4 में भागों की एक सूची के साथ चित्रा 4 में दिखाया गया है. वहाँ कई संभव करने के लिए इस तरह के एक सेटअप बनाने के लिए तरीके हैं, और लेआउट और भागों इस्तेमाल किया भिन्न हो सकते हैं. हालांकि, डिजाइन दो महत्वपूर्ण मानदंड को पूरा करना चाहिए. सबसे पहले, नमूना और सीओ 2 लेजर ध्यान केंद्रित लेंस के बीच की दूरी के लेंस के फोकल लम्बाई के बराबर हो, ताकि नमूना लेजर बीम ध्यान केंद्रित करने में स्थित है. दूसरा, स्थान और स्थान के केंद्र में डिवाइस के स्थान भर में सीओ 2 लेजर की एकरूपता अत्यंत महत्वपूर्ण हैं. यह आवश्यक है कि मुक्त अंतरिक्ष प्रकाशिकी के संरेखण में हैं, और जाहिर है, मुक्त अंतरिक्ष प्रकाशिकी तापमान और नमी के उतार चढ़ाव के साथ बहाव कर सकते हैं. उदाहरण उपकरणों को गलत ढंग से साथ थे गढ़ेगठबंधन प्रकाशिकी चित्रा 5 में हैं. मदद करने के लिए इन संरेखण समस्याओं कैमरों, और चरणों से बचने के लिए बीम के तहत आसान है, एक नमूना के और अधिक सटीक स्थिति की अनुमति देने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. जबकि एक ऑप्टिकल तालिका या कंपन अलगाव का उपयोग की आवश्यकता नहीं है, reflow के घटकों को एकीकृत और एक breadboard पर सुरक्षित होने संरेखण में सुधार कर सकते हैं.
यदि सीओ 2 लेजर उपलब्ध नहीं है, वैकल्पिक reflow के तरीकों का इस्तेमाल किया जा सकता है. Microsphere के लिए, एक हाइड्रोजन मशाल एक वैकल्पिक पद्धति के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है. यदि इस दृष्टिकोण का इस्तेमाल किया जाता है, यह बहुत महत्वपूर्ण है जब सेट अप के रूप में हाइड्रोजन टैंक पर एक फ़्लैश बैक arrestor शामिल है और एक हाइड्रोजन मशाल का उपयोग करते हुए, एक विस्फोट के संभावित खतरे को खत्म करने reflow, निर्माण करने के लिए सभी आवश्यक सुरक्षा प्रोटोकॉल का पालन. आमतौर पर, जब इस दृष्टिकोण का इस्तेमाल किया जाता है, एक इसी तरह की इमेजिंग प्रणाली को reflow प्रक्रिया की निगरानी के लिए सीओ 2 लेजर सेट अप के लिए वर्णित है कि इस्तेमाल किया है. हालांकि, एक हाइड्रोजन मशाल डब्ल्यू नहीं होगाork microtoroid के लिए, सिलिकॉन के पिघलने के तापमान के रूप में सिलिका के तुलना में कम है. सीओ 2 लेजर इस समस्या पर काबू पा, क्योंकि सिलिका दृढ़ता से लेजर प्रकाश को अवशोषित करते हुए नहीं करता है सिलिकॉन. इसलिए, हमने पाया है कि एक गठबंधन ठीक तरह से सीओ 2 लेजर बीम के साथ reflow हमें सबसे संगत reflow उच्च गुणवत्ता कारक microsphere और microtoroid resonators के लिए आवश्यक प्राप्त करने के लिए अनुमति देता है.
तरीकों की जोड़ी यहाँ प्रस्तुत अल्ट्रा उच्च क्यू सिलिका गुंजयमान cavities के निर्माण को सक्रिय करें. उनके लंबे समय तक फोटॉन जन्मों का एक परिणाम के रूप में, इन उपकरणों विशेष रूप से जैविक विज्ञान के भीतर कई महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों, है.
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Disclosures
ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.
Acknowledgments
ए निर्माता एक Annenberg फाउंडेशन ग्रेजुएट रिसर्च फैलोशिप द्वारा समर्थित किया गया था, और यह काम राष्ट्रीय विज्ञान [085,281 और +१०,२८,४४०] फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Fiber scribe | Newport | F-RFS | Optional |
| Optical fiber | Newport | F-SMF-28 | Any type of optical fiber can be used. |
| Fiber coating stripper | Newport | F-STR-175 | Wire strippers can also be used |
| Ethanol | Any vendor | Solvent-level purity | Methanol or Isopropanol are substitutes |
| Table 1. Microsphere Fabrication Materials. | |||
| Silicon wafers with 2μm thermally grown silica | WRS Materials | n/a | We use intrinsic8, <100>, 4" diameter |
| HMDS (Hexamethyldisilazane) | Aldrich | 440191 | |
| Photoresist | Shipley | S1813 | |
| Developer | Shipley | MF-321 | |
| Buffered HF - Improved | Transene | n/a | The improved buffered HF gives a smoother, better quality etch than plain B– or HF |
| Acetone, Methanol, Isopropanol | Any vendor | 99.8% purity | |
| Table 2. Microtoroid Fabrication Materials. | |||
| Spinner | Solitec | 5110-ND | Any spinner can be used. |
| Aligner | Suss Microtec | MJB 3 | Any aligner can be used. |
| XeF2 etcher | Advanced Communication Devices, Inc. | #ADCETCH2007 | |
| Table 3. Microtoroid Fabrication Equipment. | |||
| CO2 Laser | Synrad | Series 48 | |
| 3-Axis stage | OptoSigma | 120-0770 | Available from other vendors as well. |
| Si Reflector 1" diameter) | II-VI | 308325 | Available from other vendors as well. |
| Kinematic gimbal mount (for Si reflector) | Thor Labs | KX1G | Available from other vendors as well. |
| Beam combiner (1" diameter) | Meller Optics | L19100008-B0 | Available from other vendors as well. |
| 4" Focal length Lens (1" diameter) | Meller Optics or II-VI | Available from other vendors as well | |
| Assorted posts, lens mounts | Thor Labs, Newport, Edmund Optics or Optosigma | ||
| Zoom 6000 machine vision system | Navitar | n/a | Requires generic USB camera and computer for real-time imaging. This is purchased as a kit. |
| Focuser for Zoom 6000 system | Edmund Optics | 54-792 | Available from other vendors as well. |
| X-Z Axis Positioners for Zoom 6000 | Parker Daedal | CR4457, CR4452, 4499 | CR4457 is X-axis, CR4452 is Z-axis, 4499 is mounting bracket. |
| Table 4. CO2 Laser Reflow Set-up. | |||
References
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