Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

उच्च गति सतत-वेव प्रेरित Brillouin कैटरिंग स्पेक्ट्रोमीटर सामग्री विश्लेषण के लिए

Published: September 22, 2017 doi: 10.3791/55527
Automatic Translation
1, 1, 1,2
1Biomedical Engineering Department, Ben-Gurion University of the Negev, 2Ilse Katz Institute for Nanoscale Science and Technology, Ben-Gurion University of the Negev

Summary

हम एक तेजी से निरंतर तरंग-उत्तेजित-Brillouin-कैटरिंग (CW-एसबीएस) स्पेक्ट्रोमीटर के निर्माण का वर्णन । स्पेक्ट्रोमीटर एकल आवृत्ति डायोड-पराबैंगनीकिरण और एक परमाणु वाष्प पायदान-फिल्टर के ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रा प्राप्त करने के लिए पंकिल/गैर-पंकिल नमूने उच्च वर्णक्रमीय-संकल्प के साथ गति पर १०० करने के लिए तेजी से मौजूदा CW-SBS स्पेक्ट्रोमीटर की तुलना में गुना को रोजगार । यह सुधार उच्च-गति Brillouin सामग्री विश्लेषण सक्षम करता है ।

Abstract

हाल के वर्षों में गैर के लिए सहज Brillouin स्पेक्ट्रोमीटर के उपयोग में एक महत्वपूर्ण वृद्धि देखी है, नरम बात का संपर्क विश्लेषण, जैसे जलीय समाधान और सामग्री के रूप में तेजी से अधिग्रहण के समय के साथ, । यहां, हम विधानसभा और एक Brillouin स्पेक्ट्रोमीटर है कि उत्तेजित Brillouin कैटरिंग (एसबीएस) के उपाय करने के लिए प्रेरित Brillouin लाभ (एसबीजी) स्पेक्ट्रा के पानी और लिपिड इमल्शन आधारित ऊतकों की तरह नमूनों के संचरण मोड में < 10 मेगाहर्ट्ज के साथ का उपयोग करता है के संचालन पर चर्चा वर्णक्रमीय-संकल्प और < 35 MHz Brillouin-shift माप परिशुद्धता < 100 ms. स्पेक्ट्रोमीटर दो लगभग काउंटर-प्रचार सतत लहर (CW) संकीर्ण-linewidth पराबैंगनीकिरण ७८० एनएम जिसकी आवृत्ति ट्यूनिंग के माध्यम से स्कैन किया जाता है पर होते है मटेरियल Brillouin शिफ्ट होता है । एक अल्ट्रा-narrowband गर्म रूबिडीयाम-८५ भाप पायदान फिल्टर और एक चरण के प्रति संवेदनशील डिटेक्टर का उपयोग करके, एसबीजी संकेत के संकेत करने वाली शोर अनुपात काफी है कि मौजूदा CW-एसबीएस स्पेक्ट्रोमीटर के साथ प्राप्त की तुलना में बढ़ाया है । इस सुधार के साथ एसबीजी स्पेक्ट्रा के माप के लिए सक्षम बनाता है १००-गुना तेजी से अधिग्रहण बार, जिससे उच्च वर्णक्रमीय-संकल्प और उच्च गति पर नरम सामग्री के उच्च परिशुद्धता Brillouin विश्लेषण की सुविधा ।

Introduction

सहज Brillouin स्पेक्ट्रोस्कोपी स्थापित किया गया है, हाल के वर्षों में, इस तरह के तरल पदार्थ, असली ऊतक, ऊतक प्रेतों और जैविक कोशिकाओं के रूप में नरम सामग्री के यांत्रिक विश्लेषण के लिए एक मूल्यवान दृष्टिकोण के रूप में1,2, 3,4,5,6,7. इस दृष्टिकोण में, एक एकल लेजर नमूना और प्रकाश है कि एक स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा एकत्र की है, नमूना के viscoelastic गुणों पर उपयोगी जानकारी प्रदान कर रहा है मध्यम में सहज थर्मल ध्वनिक तरंगों से बिखरा हुआ है रोशन करता है । सहज Brillouin स्पेक्ट्रम सामग्री के ध्वनिक स्टोक्स और विरोधी स्टोक्स अनुनादों पर दो Brillouin चोटियों, और रोशन लेजर आवृत्ति (लोचदार बिखरे हुए प्रकाश के कारण) पर एक रेले चोटी शामिल हैं । एक Brillouin backscattering ज्यामिति के लिए, Brillouin आवृत्तियों रोशन लेजर आवृत्ति से कई GHz द्वारा स्थानांतरित कर रहे हैं और मेगाहर्ट्ज के सैकड़ों की वर्णक्रमीय चौड़ाई है.

जबकि स्कैनिंग Fabry-टेकनॉलजी स्पेक्ट्रोमीटर नरम बात है1,2, में हाल ही में तकनीकी प्रगति के लिए सिस्टम के विकल्प के लिए किया गया है वस्तुतः छवि वाले चरण सरणी (विपा) स्पेक्ट्रोमीटर पर्याप्त वर्णक्रमीय संकल्प (उप गीगा)3,4,5,6,7के साथ काफी तेजी से (उप दूसरा) Brillouin माप सक्षम है । इस प्रोटोकॉल में, हम एक अलग, उच्च गति, उच्च वर्णक्रमीय संकल्प, सतत-लहर-उत्तेजित-Brillouin-कैटरिंग (CW-एसबीएस) प्रकाश गैर पंकिल और पंकिल से पता लगाने के आधार पर सटीक Brillouin स्पेक्ट्रोमीटर के निर्माण वर्तमान एक लगभग वापस तितर बितर ज्यामिति में नमूने ।

cw-SBS स्पेक्ट्रोस्कोपी में, निरंतर लहर (cw) पंप और जांच पराबैंगनीकिरण, आवृत्ति में थोड़ा सुरीला, ध्वनिक तरंगों को उत्तेजित करने के लिए एक नमूना में ओवरलैप । जब पंप और जांच बीम के बीच आवृत्ति अंतर सामग्री, प्रवर्धन या जांच संकेत के प्रवर्धन के एक विशिष्ट ध्वनिक प्रतिध्वनि से मेल खाता है उत्तेजित Brillouin लाभ या हानि (एसबीजी/SBL) प्रक्रियाओं, क्रमशः द्वारा प्रदान की जाती है; अंयथा, कोई SBS (de) प्रवर्धन8,9,10,11होती है । इस प्रकार, एक एसबीजी (SBL) स्पेक्ट्रम सामग्री Brillouin अनुनादों भर लेजर के बीच आवृत्ति अंतर स्कैनिंग द्वारा प्राप्त किया जा सकता है और वृद्धि (कमी) का पता लगाने, या लाभ (हानि), जांच की तीव्रता में एसबीएस के कारण । विपरीत सहज Brillouin में बिखरने, लोचदार बिखरने पृष्ठभूमि में स्वाभाविक रूप से अनुपस्थित है, दोनों पंकिल और गैर पंकिल नमूने में रेले अस्वीकृति फिल्टर के लिए किसी भी जरूरत के रूप में विपा में आवश्यकता के बिना उत्कृष्ट Brillouin कंट्रास्ट सक्षम स्पेक्ट्रोमीटर१०,११,१३.

CW-SBS स्पेक्ट्रोमीटर के मुख्य भवन ब्लॉकों पंप और जांच पराबैंगनीकिरण और उत्तेजित Brillouin लाभ/नुकसान डिटेक्टर हैं । उच्च वर्णक्रमीय-संकल्प के लिए, उच्च गति CW-एसबीएस स्पेक्ट्रोस्कोपी, पराबैंगनीकिरण की जरूरत है एकल आवृत्ति (& #60; 10 मेगाहर्ट्ज linewidth) पर्याप्त व्यापक तरंग दैर्ध्य tunability (20-30 ghz) के साथ और स्कैनिंग दर (& #62; २०० GHz/, दीर्घकालिक आवृत्ति स्थिरता (& #60; ५० मेगाहर्ट्ज/एच) और कम तीव्रता शोर । इसके अलावा, रैखिक और ध्रुवीकरण विवर्तन-सीमित कुछ सैकड़ों की शक्तियों के साथ लेजर मुस्कराते हुए (दसियों) नमूने पर मेगावाट की पंप (जांच) बीम के लिए आवश्यक हैं । अंत में, उत्तेजित Brillouin लाभ/हानि डिटेक्टर मज़बूती से कमजोर पिछड़े का पता लगाने के लिए डिजाइन किया जाना चाहिए Brillouin लाभ/हानि (एसबीजी/SBL) स्तर (10-5 -10-6) नरम मामले में । इन जरूरतों को पूरा करने के लिए, हम का चयन वितरित प्रतिक्रिया (DFB) डायोड ध्रुवीकरण के लिए युग्मित पराबैंगनीकिरण-एक उत्तेजित Brillouin लाभ के साथ फाइबर को बनाए रखने/नुकसान डिटेक्टर एक अल्ट्रा-narrowband परमाणु वाष्प पायदान-फिल्टर और एक उच्च आवृत्ति के संयोजन एकल मॉडुलन लॉक में एम्पलीफायर के रूप में चित्रा 1में सचित्र । यह पता लगाने की योजना एसबीजी संकेत की तीव्रता डबल्स जबकि काफी जांच तीव्रता में शोर को कम करने, जहां वांछित एसबीजी संकेत11एंबेडेड है । ध्यान दें कि परमाणु वाष्प पायदान की भूमिका-फिल्टर हमारे एसबीएस स्पेक्ट्रोमीटर में इस्तेमाल के लिए काफी अवांछित आवारा पंप प्रतिबिंब का पता लगाने के बजाय विपा स्पेक्ट्रोमीटर है कि दोनों का पता लगाने के रूप में लोचदार बिखरने पृष्ठभूमि को कम करने के लिए है सहज रेले और Brillouin बिखरे हुए प्रकाश. नीचे विस्तृत प्रोटोकॉल का प्रयोग, CW-एसबीएस स्पेक्ट्रोमीटर के रूप में कम के रूप में एसबीजी के स्तर के साथ पानी और ऊतक प्रेतों के संचरण स्पेक्ट्रा प्राप्त करने की क्षमता के साथ निर्माण किया जा सकता है 10-6 पर & #60; ३५ मेगाहर्ट्ज Brillouin-shift माप परिशुद्धता और १०० ms या कम के भीतर ।

Figure 1
चित्र 1: सतत-तरंग उत्तेजित Brillouin कैटरिंग (CW-SBS) स्पेक्ट्रोमीटर. दो सतत-वेव पंप और जांच डायोड पराबैंगनीकिरण (डीएल), आवृत्ति नमूने के Brillouin बदलाव के आसपास, ध्रुवीकरण में युग्मित-collimators सी के साथ एकल-मोड फाइबर को बनाए रखने के1 और सी2, क्रमशः । पंप-जांच आवृत्ति अंतर पंप से खुली मुस्कराते हुए और जांच पराबैंगनीकिरण के बीच हरा आवृत्ति का पता लगाने के द्वारा मापा जाता है फाइबर विभाजन के एक सेट का उपयोग (एफएस), एक तेजी से photodetector (FPD), और एक आवृत्ति काउंटर (एफसी). एस-ध्रुवीकरण जांच बीम (प्रकाश लाल), विस्तारित एक Keplerian बीम विस्तारक (एल1 और एल2) का उपयोग कर, सही परिपत्र एक चौथाई लहर प्लेट (λ1/4) और एक achromatic लेंस (एल3द्वारा नमूना (ओं) पर ध्यान केंद्रित द्वारा ध्रुवीकरण है । प्रभावी SBS बातचीत और ऑप्टिकल अलगाव के लिए, पंप बीम (गहरे लाल), एक Keplerian बीम विस्तारक का उपयोग विस्तार (एल5 और एल6), पहली पी है-एक आधा लहर प्लेट λ का उपयोग कर ध्रुवीकरण2/4), तो एक ध्रुवीकरण के माध्यम से संचारित बीम अलगानेवाला (पंजाब), और अंत में एक चौथाई लहर प्लेट (λ2/4) और एक achromatic लेंस (एल4के साथ नमूना पर ध्यान केंद्रित के साथ अंतिम रूप से छोड़ दिया है l3के रूप में एक ही) । ध्यान दें कि पंप और जांच लगभग काउंटर-नमूने में प्रचार मुस्कराते हुए और है कि एक एस-उंमुख ध्रुवीकरण (पी) को रोकने के पी-ध्रुवीकरण पंप बीम (λ से बाहर आ रहा था की जांच लेजर में प्रवेश करने से1/ लॉक-इन का पता लगाने के लिए, पंप बीम एक acousto-ऑप्टिकल मॉडुलन (AOM) के साथ एफएम पर संग्राहक sinusoidally है । एसबीजी संकेत, आवृत्ति fm पर तीव्रता रूपांतरों के रूप में प्रकट (इनसेट देखें), के साथ विसंग्राहक हैएक बड़े क्षेत्र photodiode (पीडी) द्वारा पता लगाने के बाद एक लॉक-इन एम्पलीफायर (LIA). photodiode, एक narrowband डींग (BF) और पंप तरंग दैर्ध्य के आसपास एक परमाणु पायदान फिल्टर (८५आरबी) में आवारा पंप प्रतिबिंब के महत्वपूर्ण उंमूलन के लिए एक प्रकाश अवरुद्ध आईरिस (मैं) के साथ साथ प्रयोग किया जाता है । डेटा Brillouin स्पेक्ट्रम के आगे विश्लेषण के लिए एक पर्सनल कंप्यूटर (पीसी) से जुड़ा एक डेटा अधिग्रहण कार्ड (DAQ) द्वारा दर्ज की गई है । सभी तह दर्पण (एम1-एम6) एक 18 ' ' × 24 ' ' breadboard है कि खड़ी पानी के नमूनों की नियुक्ति की सुविधा के लिए ऑप्टिकल मेज पर मुहिम शुरू की है पर स्पेक्ट्रोमीटर फिट किया जाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

< p class = "jove_content" > नोट: जब तक अंयथा न कहा गया, (i) सभी mounts पोस्ट धारकों के लिए और एक clamping कांटा या ऑप्टिकल तालिका के आधार बढ़ते के साथ पोस्ट कुर्सियां कस, और (ii) 2-10 मेगावाट के सभी संरेखण प्रक्रियाओं के लिए उत्पादन लेजर शक्तियों का उपयोग करें ।

< p class = "jove_content" > नोट: सेटअप में सभी विद्युत/optoelectronic डिवाइस चालू करें और उपयोग करने से पहले warmup समय के 30 मिनट की अनुमति दें ।

< p class = "jove_title" > 1. जांच को तैयार बीम ऑप्टिकल पथ

  1. माउंट और जांच लेजर के फाइबर संधानक संरेखित करें ।
    1. एक 33:67 एफसी के इनपुट फाइबर कनेक्ट/-बनाए रखने फाइबर अलगानेवाला (एफएस 1 के पोर्ट टी) जांच लेजर के फाइबर युग्मक करने के लिए । फाइबर अलगानेवाला के 67%-आउटपुट फाइबर कनेक्ट (एफएस 1 के बंदरगाह 1) फाइबर संधानक (सी 1 ) करने के लिए. फाइबर संधानक को 6-अक्षों पर लगायेंगे गाढ़ापन इत (& #216; x, & #216; y , & #216; z , x, y, z). फाइबर संधानक के पीछे एक बिजली मीटर प्लेस और लेजर फाइबर युग्मक के एक्स, वाई और जेड शिकंजा का समायोजन करके शक्ति को अधिकतम ।
    2. घुमाएं फाइबर संधानक (या ऑप्टिकल तत्व गठबंधन किया जा करने के लिए) लेजर ध्रुवीकरण के लिए एस ध्रुवीकरण की दिशा है, जो यहां ऑप्टिकल टेबल विमान को सीधा है समायोजित । पुष्टि करें कि लेजर बीम एक बिजली मीटर के साथ एक सहायक ध्रुवीकरण बीम अलगानेवाला के माध्यम से न्यूनतम (अधिकतम) लेजर संचरण (प्रतिबिंब) को मापने के द्वारा एस-ध्रुवीकरण है.
    3. ऑप्टिकल टेबल से एक समान ऊंचाई पर दो सहायक संरेखण आईरिस माउंट (3 & #39; & #39; इस सेटअप में) । प्रणाली के ऑप्टिकल अक्ष और ऑप्टिकल टेबल के समानांतर के साथ बीम प्रसार के लिए, इस ऊंचाई पूरे सिस्टम के संरेखण के दौरान लगातार बनाए रखा जाना चाहिए । एक तालिका में एक आईरिस को फाइबर संधानक (या ऑप्टिकल तत्व के पीछे बढ़ते हुए) & #60 पर रखें; ५० mm दूरी । एक collinear तालिका बढ़ते छेद में दूसरा आईरिस प्लेस पहले आईरिस (& #62; ३०० mm) से पर्याप्त दूर ।
    4. फाइबर संधानक की आउटपुट बीम संरेखित करें (या ऑप्टिकल तत्व संरेखित करने के लिए) x, y, & #216 का समायोजन करके सिस्टम के ऑप्टिकल अक्ष के साथ; x और & #216; y का शिकंजा गाढ़ापन माउंट जब तक लेजर बीम के लिए गाढ़ा है दोनों आईरिस के केंद्र.
  2. एक Keplerian बीम विस्तारक सेट.
    1. माउंट एक लेंस (एल 1 , एफ 1 = 25 मिमी) एक निश्चित ऑप्टिकल माउंट में ।
    2. 1.1.3 में प्रक्रिया का पालन करके दो सहायक संरेखण आईरिस माउंट । पतले पार्श्व स्थिति और लेंस के पिच कोण इतना समायोजित करें कि संचारित बीम दोनों आईरिस के केंद्र के लिए गाढ़ा है ।
    3. माउंट एक दूसरा लेंस (L 2 , f 2 = & #160; ५० mm) एक फिक्स्ड ऑप्टिकल माउंट में । माउंट पोस्ट बेस सिस्टम के ऑप्टिकल अक्ष के लिए संरेखित एक रेखीय अनुवाद चरण के लिए अनुलग्न करें । स्टेज को ऐसे रखें कि लेंस पहले लेंस से f 1 + f 2 की दूरी पर हो । 1.2.2.
      4. में वर्णित के रूप में लेंस संरेखित करें
    4. जगह एक कतरनी इंटरफेरोमीटर दूसरे लेंस के पीछे की पुष्टि करने के लिए कि बीम collimated है । प्रणाली के ऑप्टिकल अक्ष के साथ दूसरे लेंस अनुवाद जब तक हस्तक्षेप किनारे का उत्पादन संदर्भ रेखा के समानांतर है कतरनी इंटरफेरोमीटर की विसारक प्लेट पर शासन किया ।
  3. बीम विस्तारक के उत्पादन बीम गुना.
    1. इत a मिरर (M 1 ) विथ a गाढ़ापन माउंट विथ पिच (& #216; x ) and हटना (& #216; y ) समायोजन. ओरिएंट दर्पण के लिए ४५ ओ तत्वों के साथ ऑप्टिकल अक्ष के संबंध में ग 1 -l 1 -l 2 .
    2. 1.1.3 में प्रक्रिया का पालन करके दो सहायक संरेखण आईरिस माउंट । समायोजित & #216; x व & #216; y दर्पण माउंट का शिकंजा जब तक परिलक्षित बीम दोनों आईरिस कि प्रणाली के ऑप्टिकल अक्ष को परिभाषित करता है के केंद्र के लिए गाढ़ा है ।
  4. सेट अप नमूना दीप्ति प्रकाशिकी.
    1. इत a शून्य-क्रम चौथाई-तरंगा प्लेट (& #955; 1 /4) म a 6 अक्ष गाढ़ापन इत (& #216; x, & #216; y , & #216; z , x, y, z) तह मिरर (M 1 ) से लगभग १५० mm की दूरी पर, जा २.७ में वर्णित के रूप में waveplate से पहले एक ध्रुवक (पी) रखने के लिए पर्याप्त जगह है । एक परिपत्र ध्रुवीकरण राज्य उपज के लिए अपनी तेज धुरी के संबंध में ४५ ओ द्वारा waveplate घुमाएँ.
    2. माउंट एक फोकस लेंस (एल 3 , एफ 3 = 30 मिमी) गाढ़ापन के समान waveplate माउंट में । 1.1.3-4.
      3. में प्रक्रिया का पालन करके लेंस के माध्यम से प्रेषित बीम संरेखित करें
  5. नमूना के संग्रह प्रकाशिकी की स्थापना की ।
    1. इत a 6-अक्षता गाढ़ापन इत (& #216; x, & #216; y , & #216; z , x, y, z) लगभग ६० mm की दूरी पर केंद्रित लेंस से एक अंतर रेखीय शोधों के चरण पर (L 3 ) । माउंट एक शूंय-क्रम तिमाही-तरंग प्लेट (& #955; 2 /4) गाढ़ापन माउंट में । ४५ ओ द्वारा अपनी तेजी से अक्ष के संबंध में waveplate घुमाएं और पुष्टि करें कि लेजर बीम 1.1.2.
      2. में प्रक्रिया का पालन करके एस-ध्रुवीकरण है
    2. माउंट एक कलेक्शन लेंस (L 4 , f 4 = 30 mm) के समान गाढ़ापन माउंट में waveplate । 1.1.3-4 में प्रक्रिया का पालन करके लेंस के माध्यम से प्रेषित बीम संरेखित करें । पुष्टि करें कि बीम 1.2.4 में वर्णित के रूप में collimated है ।
    3. पिच के साथ एक गाढ़ापन माउंट पर एक ध्रुवीकरण बीम-अलगानेवाला घन (पंजाब) माउंट (& #216; x ) और हटना (& #216; y ) समायोजन और waveplate के पीछे यह जगह (चित्रा 1 में दिखाया गया के रूप में). 1.1.3 में प्रक्रिया का पालन करके दो सहायक संरेखण आईरिस माउंट । समायोजित & #216; x व & #216; y बीम के शिकंजा-अलगानेवाला माउंट जब तक परिलक्षित बीम दोनों आईरिस कि प्रणाली के ऑप्टिकल अक्ष को परिभाषित करता है के केंद्र के लिए गाढ़ा है ।
< p class = "jove_title" > 2. पंप बीम ऑप्टिकल पथ को तैयार करें

  1. माउंट और पंप लेजर के फाइबर संधानक संरेखित.
    1. पंप लेजर के प्रवर्धित बंदरगाह के फाइबर को फाइबर संधानक (सी 2 ) से कनेक्ट करें । माउंट और पंप लेजर के फाइबर संधानक के रूप में 1.1.3-4.
      2. में वर्णित संरेखित करें
  2. rubiduim को पंप तरंग दैर्ध्य ट्यून-८५ D2 च g = 3 शरीरात लाईन.
    1. पंप लेजर के फाइबर संधानक के पीछे एक रूबिडीयाम-८५ वाष्प कोशिका जगह (सी 2 ).
    2. उपकररों एक सहायक photodetector भाप कोशिका के पीछे कोशिका के माध्यम से पंप बीम के संचरण को मापने के लिए । photodetector को किसी आस्टसीलस्कप से कनेक्ट करें । प्रेस द & #39; Autoset & #39; बटन photodetecto से readout संकेत का आयाम और समय ट्रेस स्वचालित रूप से सेट करने के लिए आस्टसीलस्कप परआर
    3. सेट रूबिडीयाम D2 अवशोषण लाइन, ७८०.२४ एनएम के लिए लेजर तरंग दैर्ध्य, जहां ंयूनतम प्रकाश संचरण रूबिडीयाम सेल के माध्यम से सहायक photodetector द्वारा मापा जाता है एक स्तर तक लेजर नियंत्रक पर तापमान घुंडी बदल द्वारा ( चरण -8) देखें । पहचाने गए स्तर पर लेजर तापमान सेट करें ।
    4. पंप लेजर नियंत्रक के वर्तमान मॉडुलन इनपुट के लिए एक समारोह जनरेटर के उत्पादन से कनेक्ट.
    5. लेजर नियंत्रक के वर्तमान मॉडुलन इनपुट के लिए एक समारोह जनरेटर से एक त्रिकोण लहर लागू करने के लिए धीरे ६० बजे (30 GHz) भर में लेजर तरंग दैर्ध्य स्कैन करने के लिए. इस छोर तक & #39; चैनल select & #39; फंक्शन जेनरेटर पर बटन दबाएँ और चैनल 1 का चयन करें. अगला, प्रेस & #39; रैंप & #39; बटन और फिर & #39; सतत & #39; बटन एक त्रिकोण तरंग उत्पादन करने के लिए चैनल सेट करने के लिए. प्रेस द & #39; आयाम & #39; तरंग आयाम सेट करने के लिए शॉर्टकट बटन २.२५ Vpp (पीक-टू-पीक वोल्टेज) और & #39; फ़्रीक्वेंसी/पीरियड & #39; तरंग आवृत्ति को 5 मेगाहर्ट्ज सेट करने के लिए शॉर्टकट बटन. तत, & #39; पर & #39; बटन को फ़ंक्शन जेनरेटर के चैनल पर चालू करने के लिए दबाएँ.
    6. के रूप में ठीक संभव मौजूदा स्तर है कि रूबिडीयाम के लिए पंप तरंग दैर्ध्य लाता है-८५ D2 F g = 3 अवशोषण रेखा सहायक रूबिडीयाम का उपयोग कर photodetector सेल के माध्यम से न्यूनतम प्रकाश संचरण को मापने से (देखें चरण -8) । लेजर नियंत्रक पर वर्तमान घुंडी मोड़ द्वारा पहचान के स्तर पर लेजर वर्तमान सेट । रूबिडीयाम सेल और सहायक photodetector को हटा दें । अंत में, लेजर नियंत्रक के वर्तमान मॉडुलन इनपुट से समारोह जनरेटर डिस्कनेक्ट.
  3. माउंट और लेजर लाइन साफ-अप फ़िल्टर संरेखित करें ।
    1. जगह लेजर लाइन साफ-अप फिल्टर (एक डींग मारने वाला फ़िल्टर; BF) में पिच के साथ एक गाढ़ापन माउंट (& #216; x ) और हटना (& #216; y ) की दूरी पर समायोजन २५० मिमी से फाइबर संधानक (सी 2 ).
    2. संचरण (प्रतिबिंब) फिल्टर के ऑप्टिकल पथ में एक बिजली मीटर जगह और (अधिकतम) इस सेटअप में डींग मारने वाला इनपुट कोण (8 ओ ) मैच के लिए पिच धुरी में फिल्टर घूर्णन द्वारा बीम शक्ति को कम करने के लिए । समायोजित महीनो & #216; x व & #216; y शिकंजा संरेखण का अनुकूलन करने के लिए गाढ़ापन माउंट ।
    3. बीम के फिल्टर इनपुट पर दो दर्पण (एम 2 , एम 3 ) का उपयोग करते हुए बीम के समानांतर एक दिशा के लिए वापस फिल्टर प्रतिबिंबित पिच और गाढ़ापन समायोजन के साथ हटना माउंट पर घुड़सवार.
    4. 1.1.3 में प्रक्रिया का पालन करके दो सहायक संरेखण आईरिस माउंट । समायोजित & #216; x व & #216; y दोनों दर्पण के शिकंजा mounts जब तक दूसरे दर्पण से परिलक्षित बीम दोनों आईरिस कि प्रणाली के ऑप्टिकल अक्ष को परिभाषित करता है के केंद्र के लिए गाढ़ा है ।
  4. माउंट और acousto-ऑप्टिकल मॉडुलन संरेखित करें ।
    1. माउंट और एक लेंस संरेखित करें (L 5, f 5 = १०० mm) acousto में वर्णित के रूप में एक AOM-ऑप्टिकल मॉडुलन (1.2.2) में पंप बीम ध्यान केंद्रित करने के लिए. लेंस अलायमेंट के बाद, धीरे से हटा लेंस एल 5 अपने माउंट से पहले AOM रखने के क्रम में AOM को नुकसान से बचने के लिए ।
    2. पर्वत पर AOM एक 5 अक्ष मंच (& #216; x, & #216; y , x, y, z) से लगभग १०० mm की दूरी पर केंद्रित लेंस (L 5 ) । मॉडुलन के प्रवेश खिड़की के माध्यम से प्रचार पंप बीम एस-ध्रुवीकरण (2.1.2 देखें) मॉडुलन प्रदर्शन का अनुकूलन करने के लिए है कि यह सुनिश्चित करें.
    3. एक ५०-& #937; समाक्षीय केबल का उपयोग करते हुए मॉडुलन के आरएफ इनपुट के लिए मॉडुलन चालक के आरएफ उत्पादन कनेक्ट. ड्राइवर को चालू करें और ड्राइवर पर & #39; Mode & #39; बटन दबाएँ ताकि acousto-ऑप्टिकल मॉडुलन सतत-तरंग मोड में ऑपरेट हो.
    4. पहले आदेश diffracted बीम की शक्ति को मापने के लिए केवल मॉडुलन उत्पादन के पीछे एक बिजली मीटर जगह है । पिच अक्ष में मॉडुलन घूर्णन द्वारा पहली आदेश diffracted बीम की शक्ति को अधिकतम करने के लिए मॉडुलन के डींग मारने का कोण समायोजित करें (& #216; x ).
    5. की स्थिति finelythe ध्यान केंद्रित लेंस (एल 5 ) में अपने माउंट करने के लिए मॉडुलन में पंप बीम ध्यान केंद्रित करने और वांछित तेजी से वृद्धि प्राप्त/गिर समय (के लिए 10 एनएस ~ ५० & #181; एम बीम व्यास फोकस इस सेटअप में) । समायोजित x, y, z, & #216; x व & #216; y मॉडुलन के बढ़ते मंच के शिकंजा पहले आदेश diffracted बीम की शक्ति को अधिकतम करने के लिए ।
    6. दो दर्पण का उपयोग कर मॉडुलन इनपुट पर बीम के समानांतर एक दिशा को मॉडुलन उत्पादन पर बीम गुना (एम 4 , M 5 ) पर चढ़कर गाढ़ापन इत के साथ पिच (& #216; x ) और हटना (& #216; y ) के रूप में समायोजन 2.3.3-4.
      7. में वर्णित
    7. माउंट और एक दूसरे लेंस संरेखित करें (L 6, f 6 = २०० mm) की दूरी पर f 5 + f 6 में फोकसिंग लेंस से मॉडुलन करने के लिए मॉडुलन इनपुट collimate-4 में वर्णित के रूप में संग्राहक पंप बीम. मॉडुलन इनपुट फार्म पंप बीम के लिए एक Keplerian बीम विस्तारक पर ध्यान केंद्रित लेंस के साथ इस लेंस, पंप और जांच बीम व्यास से पहले नमूना (ओं) पर ध्यान केंद्रित करने के लिए मिलान.
  5. सेट अप पंप पी ध्रुवीकरण प्रकाशिकी । माउंट एक शूंय क्रम आधा लहर प्लेट (& #955;/2) एक रोटेशन माउंट में । पम्प बीम (L 6 ) के Keplerian बीम विस्तारक के द्वितीय लैंस के पीछे waveplate को रखें । waveplate को पी-ध्रुवीकरण की दिशा में बीम समायोजित करने के लिए घुमाएं, जो यहां ऑप्टिकल टेबल विमान के समानांतर है । पुष्टि करें कि लेजर बीम P-एक बिजली मीटर के साथ एक सहायक ध्रुवीकरण बीम अलगानेवाला के माध्यम से अधिकतम (ंयूनतम) लेजर संचरण (प्रतिबिंब) को मापने के द्वारा ध्रुवीकरण है ।
  6. गुना और बाद में waveplate. के उत्पादन में बीम बदलाव
    1. इत a मिरर (M 6 ) विथ a गाढ़ापन माउंट इन पिच (& #216; x ) और हटना (& #216; y ) हाफ वेव प्लेट (& #955;/2) से ५० एमएम की दूरी पर समायोजन । गाढ़ापन माउंट के पोस्ट बेस को सिस्टम के ऑप्टिकल अक्ष से संरेखित एक रेखीय शोधों चरण में अनुलग्न करें । दर्पण को ओरिएंट ४५ हे तत्वों के साथ ऑप्टिकल अक्ष के संबंध में & #955;/2-PBS.
    2. 1.3.1-2 में वर्णित के रूप में दर्पण और ध्रुवीकरण बीम अलगानेवाला से परिलक्षित बीम संरेखित करें । पुष्टि करें कि पंप बीम ध्रुवीकरण बीम अलगानेवाला के माध्यम से प्रेषित जांच बीम ऑप्टिकल पथ एक लेज़र देखने कार्ड का उपयोग कर के साथ collinear है ।
    3. पंप के ऑप्टिकल अक्ष को सीधा करने के लिए एक दिशा में 3 mm द्वारा दर्पण अनुवाद-लेंस ध्यान केंद्रित जांच (एल 4 -l 3 ) के लिए बंद का उत्पादन धुरी पंप नमूना (ओं) की रोशनी है कि आवारा पंप प्रतिबिंब को कम करता है ।
  7. जांच ऑप्टिकल पथ में पंप अवरुद्ध प्रकाशिकी सेट । माउंट एक रैखिक ध्रुवीकरण (पी) एक रोटेशन माउंट में । ध्रुवर को तह मिरर के बीच रखें (M 1 ) और पहले waveplate (& #955; 1 /जांच में ऑप्टिकल पथ, इन घटकों में से प्रत्येक से लगभग ७५ mm । (अधिकतम) पंप के संचरण (जांच) बीम को कम करने के लिए ध्रुवीकरण घुमाएँ.
< p class = "jove_title" > 3. पंप की आवृत्ति ट्यूनिंग का पता लगाने के लिए योजना तैयार करें और जांच पराबैंगनीकिरण

  1. जांच और पंप पराबैंगनीकिरण के लिए फाइबर प्रकाशिकी सेट ।
    1. के इनपुट फाइबर कनेक्ट एक 50:50 एफसी/APC ध्रुवीकरण-बनाए रखने फाइबर अलगानेवाला (एफएस 2 के बंदरगाह 1) पंप लेजर के गैर प्रवर्धित बंदरगाह के फाइबर युग्मक के लिए । 33%-जांच फाइबर अलगानेवाला के उत्पादन फाइबर कनेक्ट (एफएस 1 के बंदरगाह 2) के लिए 50%-पंप फाइबर अलगानेवाला के इनपुट फाइबर (पोर्ट एफएस 2 के 2) एक संभोग आस्तीन का उपयोग कर.
    2. 50:50 पंप फाइबर अलगानेवाला के उत्पादन फाइबर पर ऑप्टिकल पावर उपाय (एफएस 2 के पोर्ट टी) एक बिजली मीटर के साथ और सुनिश्चित करें कि कुल ऑप्टिकल शक्ति है & #60; फाइबर के संतृप्ति को रोकने के लिए 10 मेगावाट-युग्मित photodetector (FPD). 50:50 पंप फाइबर अलगानेवाला के उत्पादन फाइबर कनेक्ट (एफएस 2 के पोर्ट टी) एक उच्च गति फाइबर के इनपुट के लिए-युग्मित photodetector.
  2. एक माइक्रोवेव freq के गीगा बैंड के कश्मीर महिला संबंधक सीधे तेजी से photodetector के कश्मीर पुरुष संबंधक कनेक्टuency काउंटर (एफसी).
< p class = "jove_title" > 4. उत्तेजित Brillouin लाभ की स्थापना/
  1. रूबिडीयाम-८५ वाष्प सेल तैयार करें ।
    1. एक थर्मल प्रवाहकीय पैड के साथ पूरे सेल लपेटें । कक्ष के किनारों के आस-पास कोई हीट टेप लपेटें । हीटिंग के तापमान पर नजर रखने के लिए सेल के केंद्र में एक thermocouple प्लेस । सुनिश्चित करें कि thermocouple हीट टेप स्पर्श नहीं करता है । एक थर्मामीटर के लिए thermocouple कनेक्ट करने के लिए बाहर सेल तापमान पढ़ें ।
    2. हीट टेप और उनके स्थानों में thermocouple पकड़ और थर्मल के लिए वातावरण से सेल अलग करने के लिए एक polytetrafluoroethylene टेप के साथ पूरे सेल लपेटो । गर्मी टेप के अंत छोड़ दोनों किनारों पर अबाधित । एक 0-30 वी, 5 एक डीसी बिजली की आपूर्ति के लिए हीट टेप के दो सुराग तार ।
    3. के ध्रुवीकरण बीम अलगानेवाला (पंजाब) के प्रतिबिंब ऑप्टिकल पथ में सेल माउंट । सुनिश्चित करें कि जांच बीम सेल के केंद्र हिट ।
    4. सेल से पहले एक आईरिस (I) माउंट । आईरिस खोलें ताकि जांच किरण पूरी तरह से गुजर सके । यह आईरिस आवारा पंप प्रतिबिंब को कम करने में सहायता करता है ।
  2. सेट अप photodetector.
    1. रूबिडीयाम सेल के पीछे photodetector (पीडी) रखें । photodetector, एक एल्यूमीनियम बॉक्स में स्थित है, एक बड़े क्षेत्र photodiode और एक घर का बना आर सी कम-पास फ़िल्टर शामिल (R = 1 k & #937;, C = ०.१ & #181; F) जो रिवर्स पूर्वाग्रह वोल्टेज के शोर को कम कर देता है । सुनिश्चित करें कि जांच बीम एक लेज़र देखने कार्ड का उपयोग कर photodiode के केंद्र हिट ।
    2. 0-30 वी, 5 एक डीसी बिजली की आपूर्ति ५० & #937; समाक्षीय केबल का उपयोग करने के लिए photodiode कैथोड टर्मिनल कनेक्ट । 25 वी के एक रिवर्स पूर्वाग्रह, बिजली की आपूर्ति पर वोल्टेज घुंडी मोड़ से लागू करें, ताकि photodiode उच्च आवृत्ति का पता लगाने के लिए photoconductive मोड में संचालित है ।
  3. को लॉक-इन एम्पलीफायर में सेट करते हैं.
    1. कनेक्ट photodetector एक ५० & #937; समाक्षीय कम-पास फिल्टर (LPF) के १.९ मेगाहर्ट्ज बैंडविड्थ का उपयोग कर एक ५० & #937; समाक्षीय केबल. लॉक-इन एम्पलीफायर (LIA) के संकेत इनपुट के लिए सीधे समाक्षीय LPF के उत्पादन से कनेक्ट करें. दबाएँ & #39; हस्ताक्षर-Z में & #39; लॉक-इन एम्पलीफायर पर बटन लॉक-इन एम्पलीफायर के संकेत इनपुट प्रतिबाधा सेट करने के लिए ५० & #937;.
    2. एक समारोह जनरेटर के चैनल 1 से कनेक्ट करने के लिए लॉक-एम्पलीफायर का उपयोग कर के संदर्भ इनपुट एक ५० & #937; समाक्षीय केबल. दबाएँ & #39; चैनल select & #39; फंक्शन जेनरेटर पर बटन और चैनल 1 का चयन करें. अगला, दबाएं & #39; ज्यान & #39; बटन और उसके बाद & #39; सतत & #39; बटन एक sinusoidal तरंग का उत्पादन करने के लिए चैनल सेट करने के लिए. प्रेस द & #39; आयाम & #39; तरंग आयाम सेट करने के लिए शॉर्टकट बटन ०.७ Vpp और & #39; फ़्रीक्वेंसी/पीरियड & #39; करने के लिए तरंग आवृत्ति सेट करने के लिए शॉर्टकट बटन f m = १.१ MHz.
    3. एक ५० & #937 का उपयोग कर acousto-ऑप्टिकल मॉडुलन चालक के बाहरी अनुरूप निवेश करने के लिए समारोह जनरेटर के चैनल 2 कनेक्ट; समाक्षीय केबल. 1 Vpp सेट करने के लिए 4.3.2 में कार्यविधि का पालन करें, f m = १.१ मेगाहर्ट्ज चैनल पर sinusoidal तरंग 2.
    4. प्रेस द & #39; पर & #39; बटन पर चैनल 1 और 2 चालू करने के लिए फ़ंक्शन जनरेटर पर और & #39 को धकेल कर उनके चरण संबंध लॉक करें; संरेखण चरण & #39; bezel समारोह जनरेटर पर बटन ।
    5. विच द & #39; मोड & #39; बटन पर acousto-ऑप्टिकल ढा चालक & #39; Normal & #39; राज्य. पंप बीम अब ऑप्टिकली f m = १.१ मेगाहर्ट्ज पर संग्राहक है.
< p class = "jove_title" > 5. सिस्टम और प्रदर्शन ऑप्टिमाइज़ेशन की अंतिम तैयारियां

  1. डेटा प्राप्ति इकाई सेट करें ।
    1. एक समाक्षीय केबल का उपयोग कर डेटा अधिग्रहण इकाई (DAQ) के एक एनालॉग इनपुट के लिए माइक्रोवेव आवृत्ति काउंटर (एफसी) के अनुरूप उत्पादन से कनेक्ट । प्रेस द & #39;D ac & #39;, & #39; 1 & #39; व & #39; 0 & #39; आवृत्ति काउंटर पर बटन 10 मेगाहर्ट्ज के लिए आवृत्ति readout शुद्धता सेट करने के लिए. इस चैनल पंप जांच आवृत्ति ट्यूनिंग की निगरानी करता है ।
    2. कनेक्ट द & #39; X & #39; एक समाक्षीय केबल का उपयोग कर डेटा अधिग्रहण इकाई के दूसरे एनालॉग इनपुट के लिए लॉक-इन एम्पलीफायर (LIA) का आउटपुट. प्रेस & #39; आउटपुट & #39; बटन का & #39; X & #39; चैनल को सक्रिय करने के लिए लॉक-इन एम्पलीफायर पर चैनल. इस चैनल का उपयोग उत्तेजित Brillouin गेन (एसबीजी) संकेत स्तर पर नज़र रखता है.
    3. एक BNC-टी कनेक्टर का उपयोग कर दो अलग चैनलों में एक समारोह जनरेटर के एक उत्पादन चैनल विभाजित । जांच लेजर नियंत्रक के वर्तमान मॉडुलन इनपुट और समाक्षीय केबल का उपयोग कर डेटा अधिग्रहण इकाई के तीसरे अनुरूप निवेश करने के लिए दूसरे चैनल के लिए एक चैनल से कनेक्ट करें । जांच लेजर के वर्तमान मॉडुलन संकेत प्राप्त करने के लिए इस दूसरे चैनल का उपयोग करें.
    4. डेटा प्राप्ति इकाई के USB आउटपुट को किसी कंप्यूटर से कनेक्ट करें । डेटा अर्जन इकाई से उपर्युक्त संकेतों को विज़ुअलाइज़ करने और रिकॉर्ड करने के लिए डेटा प्राप्ति सॉफ़्टवेयर पैकेज में कोई प्रोग्राम लिखें < सुप वर्ग = "xref" > १४ .
  2. माउंट एक पानी का नमूना माप कक्ष में ।
    1. भरण एक घर-निर्मित ५०० & #181; मी मोटा ग्लास चैम्बर विथ आसुत पाणी. चैंबर दो दौर 25 मिमी व्यास ०.१७ मिमी मोटा गिलास coverslips स्थान पर एक ५०० & #181; एम-मोटी polytetrafluoroethylene टेप शामिल है.
    2. एक 3-अक्ष मोटर चालित अनुवाद मंच पर एक चैंबर धारक माउंट । धारक में माप चैंबर प्लेस और यह जांच और पंप ध्यान केंद्रित लेंस के संयुक्त ध्यान बिंदु पर अनुवाद (एल 3 और एल 4 , क्रमशः) मोटर की अवस्था का उपयोग कर ।
  3. हीट द रूबिडीयाम सेल.
    1. ७८० एनएम लेजर उपयोग के लिए लेजर सुरक्षा चश्मा पहनते हैं । पम्प लेसर की शक्ति बढाने के लिए & #62 प्राप्त करना; २५० मेगावाट के नमूने पर चालू घुंडी पतला-एम्पलीफायर नियंत्रक पर मोड़ और सिर्फ एक बिजली मीटर के साथ नमूना से पहले बिजली को मापने.
    2. लॉक-इन एम्पलीफायर (LIA) का समय स्थिरांक सेट करने के लिए 1 s दबाकर & #39; सेटल करें & #39; लॉक-इन एम्पलीफायर पर बटन. लॉक-इन एम्पलीफायर के कम पास फिल्टर को 24 डीबी/oct धक्का देकर सेट करें & #39; फ़िल्टर ढलान ऊपर/नीचे & #39; बटन । लॉक-इन एम्पलीफायर संवेदनशीलता को 1 mVrms दबाकर सेट करें & #39; सेंस अप/नीचे & #39; बटन. लॉक-इन एम्पलीफायर के संरेखण चरण समारोह का उपयोग करने के लिए धक्का द्वारा शून्य करने के लिए एम्पलीफायर के संदर्भ और संकेत आदानों के बीच चरण पाली समायोजित करने के लिए & #39; shift & #39; व & #39;P हासे & #39; बटन.
    3. पर readouts को देख कर आवारा पम्प प्रतिबिंबों पर निगरानी रखें & #39; X & #39; चैनल ऑफ द लॉक-इन एम्पलीफायर.
    4. rubiduim करने के लिए पंप तरंग दैर्ध्य reट्यून-८५ D 2 च g = 3 अवशोषण लाइन धीरे लेजर नियंत्रक पर वर्तमान घुंडी मोड़ द्वारा एक न्यूनतम आवारा पंप प्रतिबिंब प्राप्त करने के लिए readout पर & #39; X & #39; चैनल लॉक-इन एम्पलीफायर.
    5. रूबिडीयाम सेल को गर्म करने के लिए हीट टेप से जुड़े बिजली आपूर्ति पर 17 वी डीसी सेट ९० o C. कुछ मिनट रुको जब तक थर्मामीटर readout वांछित कोशिका के तापमान पर स्थिर । नोट: संकेत readouts पर मनाया & #39; X & #39; चैनल लॉक-एम्पलीफायर में तेजी से हीटिंग के दौरान छोड़ देना चाहिए (कोशिका के अवशोषण में उल्लेखनीय वृद्धि के कारण).
  4. उपाय और पानी में एसबीजी संकेत का अनुकूलन.
    1. की शक्ति बढाने की जांच लेसर & #62 प्राप्त करने के लिए; लेजर कंट्रोलर पर मौजूदा घुंडी को मोड़कर और सिर्फ एक बिजली मीटर के साथ नमूने से पहले बिजली को मापने के नमूने पर 10 मेगावाट ।
    2. सजाये rubiduim-८५ D2 के लिए जांच तरंग दैर्ध्य धुन च g = 3 अवशोषण लाइन जांच लेजर नियंत्रक पर तापमान घुंडी मोड़ और एक बिजली मीटर के साथ रूबिडीयाम सेल के पीछे एक ंयूनतम लेजर शक्ति स्तर को मापने के द्वारा ।
    3. बारीकी से जांच की धुन तरंग दैर्ध्य जांच लेजर नियंत्रक पर वर्तमान घुंडी को मोड़कर पंप तरंग दैर्ध्य से अब तक हो & #62; 10 मेगावाट, लगभग लगातार, लेजर बिजली का स्तर एक बिजली मीटर के साथ रूबिडीयाम सेल के पीछे मापा जाता है । नोट: यदि जांच तरंग दैर्ध्य पंप लेजर की तुलना में कम है, तो रूबिडीयाम-८५ सेल के अतिरिक्त अवशोषण बैंड काफी सेल उत्पादन में जांच शक्ति को कम ।
    4. जांच लेजर नियंत्रक पर वर्तमान घुंडी मोड़ और आवृत्ति काउंटर (एफसी) पर आवृत्ति ट्यूनिंग readouts देख कर पानी की Brillouin पारी (~ 5 GHz) से मेल करने के लिए पंप और जांच पराबैंगनीकिरण के बीच आवृत्ति ट्यूनिंग सेट. नोट: के लिए नकारात्मक (सकारात्मक) पहली आदेश diffracted बीम, इन readouts बड़ा होना चाहिए (छोटे) acousto के आरएफ ड्राइविंग आवृत्ति से Brillouin पारी-ऑप्टिकल मॉडुलन (इस सेटअप में २१० मेगाहर्ट्ज).
    5. सेट अवरोध-एम्पलीफायर संवेदनशीलता के लिए १०० & #181; Vrms और 5.3.3.
      6. में कार्यविधि का पालन करके शून्य करने के लिए एम्पलीफायर के संदर्भ और संकेत आदानों के बीच चरण shift समायोजित करें
    6. पंप और जांच बीम के पार क्षमता का अनुकूलन (i) पतले & #216 का समायोजन; x व & #216; y शिकंजा पंप बीम (एम गाढ़ापन 6 ), और (ii) थोड़ा पंप अनुवाद के तह दर्पण के माउंट ध्यान केंद्रित लेंस (एल 4 ) प्रणाली के ऑप्टिकल अक्ष के साथ ।
    7. सुनिश्चित करें कि & #39 पर उच्चतर संकेत readouts; X & #39; चैनल लॉक-प्रवर्धक परिणाम में मुख्य रूप से एक वृद्धि की एसबीजी संकेत से (बजाय आवारा पंप प्रतिबिंब से) जांच बीम अवरुद्ध और आवारा पंप के अपरिवर्तित स्तर को मापने से पर प्रतिबिंब & #39; X & #39; चैनल ऑफ द लॉक-इन एम्पलीफायर.
    8. दोहराएं चरण 5.4.6-7 तक एसबीजी संकेत तक पहुंच एक अधिकतम (& #62; 2 & #181; Vrms), जबकि एक अपरिवर्तित ंयूनतम स्तर पर आवारा पंप प्रतिबिंब रखते हुए ।
< p class = "jove_title" > 6. उपाय और एक एसबीजी स्पेक्ट्रम का विश्लेषण करें

  1. जांच मॉडुलन वर्तमान बनाम पंप की एक अंशांकन वक्र बनाने-जांच आवृत्ति ट्यूनिंग.
    1. जांच लेजर नियंत्रक पर वर्तमान घुंडी मोड़ से पंप और 5 गीगा (पानी की Brillouin पारी के आसपास) के लिए जांच पराबैंगनीकिरण के बीच आवृत्ति ट्यूनिंग सेट ।
    2. प्रेस द & #39; RES & #39; व & #39; 5 & #39; बटन को माइक्रोवेव आवृत्ति काउंटर (एफसी) पर 1 ms के लिए गेट टाइम सेट करने के लिए, लगातार आवृत्ति ट्यूनिंग माप के बीच १०० ms का एक नमूना अंतराल प्रदान. तरंग आयाम और १५० mVpp और ५० मेगाहर्ट्ज, क्रमशः की आवृत्ति मापदंडों के साथ 2.2.5 में प्रक्रिया का पालन करके जांच लेजर नियंत्रक के वर्तमान मॉडुलन इनपुट के लिए एक त्रिकोण लहर लागू करें । यह धीरे से जांच तरंग दैर्ध्य स्कैन करने की अनुमति देगा (और इसलिए पंप जांच आवृत्ति ट्यूनिंग) 2 गीगा भर में.
    3. १०० नमूनों/s/चैनल के लिए डेटा अधिग्रहण इकाई (DAQ) के नमूने दर सेट और रिकॉर्ड पंप जांच आवृत्ति ट्यूनिंग और जांच लेजर मॉडुलन वर्तमान संकेतों डेटा अधिग्रहण इकाई से 20 एस के लिए (अधिक 4-6 GHz) घर का उपयोग कर डेटा लिखा अधिग्रहण कार्यक्रम.
    4. एक गणना सॉफ्टवेयर प्रोग्राम में माप डेटा लोड । एक रैखिक मॉडल के साथ पंप जांच आवृत्ति ट्यूनिंग डेटा फिट. यह भी उच्च क्रम के एक बहुपद फिट का उपयोग करने के लिए संभव है कि ध्यान दें (पंप की रैखिकता जांच आवृत्ति ट्यूनिंग माप के कारण). एक रैखिक मॉडल के साथ भी जांच लेजर मॉडुलन वर्तमान डेटा फिट.
    5. एक गणना सॉफ्टवेयर प्रोग्राम में भंडारण द्वारा अंशांकन वक्र उत्पंन पंप जांच आवृत्ति जांच मॉडुलन वर्तमान फिट नमूनों की एक समारोह के रूप में फिट नमूनों ट्यूनिंग ।
  2. उच्च गति पर एक एसबीजी स्पेक्ट्रम उपाय ।
    1. माउंट नमूना के तहत परीक्षण (ओं), उदाहरण के लिए, प्रयोग के रूप में आसुत जल, 5.2.1-2 में वर्णित के रूप में । दोहराएं चरण 5.4.1-8.
    2. सेट को लॉक-इन एम्पलीफायर (LIA) time स्थिरांक to & #8805; १०० & #181; s दबाकर & #39; सेटल करें & #39; लॉक-इन एम्पलीफायर पर बटन. क्रमश: १५० mVpp और ५० हर्ट्ज, तरंग आयाम और आवृत्ति मापदंडों के साथ 2.2.5 में प्रक्रिया का पालन करके जांच लेजर नियंत्रक के वर्तमान मॉडुलन इनपुट करने के लिए एक त्रिकोण लहर लागू करें । यह तेजी से जांच तरंग दैर्ध्य को स्कैन करने की अनुमति देगा (और इसलिए पंप जांच आवृत्ति ट्यूनिंग) 2 गीगा भर में.
    3. डेटा अर्जन इकाई (DAQ) का नमूना दर सेट & #8804; १००,००० नमूने/s/चैनल और रिकॉर्ड एसबीजी और जांच लेजर मॉडुलन वर्तमान संकेतों के लिए डेटा अधिग्रहण इकाई से & #8805; 10 ms (4-6 GHz से अधिक) घर का उपयोग कर डेटा लिखा अधिग्रहण कार्यक्रम.
  3. टयूब और एसबीजी स्पेक्ट्रम का विश्लेषण करें.
    1. गणना सॉफ्टवेयर प्रोग्राम में 6.2.6 में दर्ज माप डेटा लोड ।
      2. 6.1.5. में संग्रहित अंशांकन वक्र में इन मूल्यों की पहचान करके पंप-जांच आवृत्ति ट्यूनिंग मूल्यों के लिए मापा जांच लेजर मॉडुलन वर्तमान मूल्यों कन्वर्ट
    3. स्पेक्ट्रम से औसत शोर फर्श घटाना और पंप जांच आवृत्ति ट्यूनिंग मूल्यों के खिलाफ एसबीजी माप की साजिश रचने से एसबीजी स्पेक्ट्रम कल्पना.
    4. एक Lorentzian वक्र के साथ स्पेक्ट्रम फिट । Lorentzian मापदंडों के प्रारंभिक अनुमान के लिए, स्पेक्ट्रम के उच्चतम बिंदु के आधे पर आयाम, आवृत्ति स्थिति और पूर्ण चौड़ाई का उपयोग करें ।
    5. की गणना Brillouin shift और linewidth की आवृत्ति स्थिति को पुन: प्राप्त करके परीक्षण किए गए नमूने की अधिकतम और पूर्ण-चौड़ाई Lorentzian फ़िट की आधी-अधिकतम, क्रमशः ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

आंकड़े 2 बी और 3 बी आसुत पानी और लिपिड के विशिष्ट बिंदु एसबीजी स्पेक्ट्रा-पायस ऊतक प्रेत के नमूनों (२.२५ बिखरने की घटनाओं और ४५ सेमी-1के एक क्षीणन गुणांक के साथ) 10 ms और १०० ms, क्रमशः के भीतर मापा । तुलना के लिए, हम 10 एस में एसबीजी स्पेक्ट्रा मापा के रूप में आंकड़े 2a और 3ए में दिखाया गया है । इन माप में, रूबिडीयाम-८५ वाष्प कोशिका ~ 104 द्वारा आवारा पंप प्रतिबिंब क्षीणन के लिए ९० ° c करने के लिए गरम किया गया था और प्रसारण & #62; जांच प्रकाश का ९५%; स्तर है कि एक एच11से अधिक के लिए स्थिर बनाए रखा गया । इसके अलावा, स्थानिक संकल्प, यहां पार्श्व पूर्ण चौड़ाई के रूप में परिभाषित किया गया है SBS तीव्रता की अधिकतम पर ध्यान से पता चला, लगभग 8 µm10होने का अनुमान था । मतलब पानी और ऊतक प्रेतों में तेजी से अधिग्रहीत स्पेक्ट्रा से प्राप्त पाली Brillouin ५.०८ ghz और ५.११ गीगा, क्रमशः थे । इन Brillouin बदलाव का अनुमान स्पेक्ट्रा 10 एस में दर्ज की गई और पहले से जलीय नमूनों की Brillouin डेटा9,10,11प्रकाशित करने के लिए तुलनीय हैं । आंकड़ों में presets के Brillouin पारी एसबीजी स्पेक्ट्रा के २०० क्रमिक माप से प्राप्त अनुमान के हिस्टोग्राम दिखाएं । प्राप्त Brillouin shift की शुद्धता स्वीकार्य Brillouin shift वितरण करने के लिए एक गाऊसी वितरण फ़िट के मानक विचलन के संदर्भ में मूल्यांकित किया गया था । ८.५ मेगाहर्ट्ज और ३३ मेगाहर्ट्ज के मानक विचलन पानी और ऊतक प्रेत के नमूनों में प्राप्त किया गया था, सामग्री यांत्रिकी में सूक्ष्म परिवर्तन का पता लगाने के लिए एक उच्च माप परिशुद्धता का प्रतिनिधित्व. हालांकि पंप शक्ति का स्तर यहां इस्तेमाल किया उच्च था (~ २५०-२७० मेगावाट), ७८० एनएम में पानी के अवशोषण के कारण हीटिंग को & #60; ०.५३ K होने का अनुमान था, और इस तरह जलीय नमूनों में इस काम में इस्तेमाल किया जा सकता है उपेक्षित किया जा10। इसके अलावा, पानी की एसबीजी स्पेक्ट्रा की कोई अल्पकालिक अस्थिरता और लिपिड-पायस नमूने इन शक्ति स्तर को नमूनों की निरंतर जोखिम के १२० एस के दौरान मनाया गया ।

Figure 2
चित्रा 2: उत्तेजित Brillouin लाभ (एसबीजी) स्पेक्ट्रा of Water. प्रतिनिधि एसबीजी स्पेक्ट्रा में अधिग्रहीत पानी (ए) 10 एस और (बी) 10 सुश्री डॉट्स और ठोस लाइनों माप मूल्यों और Lorentzian फिट बैठता है, क्रमशः के लिए खड़ेहोजाओ । प्रीसेट पानी के Brillouin बदलाव के अनुमान के इसी हिस्टोग्राम दिखाते हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्रा 3: उत्तेजित Brillouin लाभ (एसबीजी) स्पेक्ट्रा ऊतक प्रेतों की । प्रतिनिधि एसबीजी स्पेक्ट्रा लिपिड-पायस ऊतक प्रेतों (२.२५ छितराई घटनाओं और एक क्षीणन गुणांक के साथ ४५ cm-1) में अधिग्रहीत (a) 10 s और (b) १०० ms. डॉट्स और ठोस लाइनें माप मान निरूपित और Lorentzian फिट बैठता है, क्रमशः । प्रीसेट ऊतक प्रेत के Brillouin बदलाव के अनुमान के इसी हिस्टोग्राम दिखाते हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

प्रणाली, चित्रा 1में दिखाया गया है, एक 18 ' ' एक्स 24 ' ' breadboard है कि एक ऑप्टिकल मेज पर खड़ी घुड़सवार किया जा सकता है, पानी के नमूनों की नियुक्ति की सुविधा पर बनाया जा डिजाइन किया गया था । एक परिणाम के रूप में, यह दृढ़ता से सभी ऑप्टिकल और यांत्रिक तत्वों को कसने के लिए महत्वपूर्ण है और यह सुनिश्चित करें कि पंप और जांच मुस्कराते हुए विभिंन तत्वों के साथ collinear और गाढ़ा कर रहे है से पहले बंद में नमूना-अक्ष ज्यामिति रोशन ।

उत्तेजित Brillouin लाभ संकेत देख में कठिनाइयों अत्यधिक आवारा पंप प्रतिबिंब के कारण हो सकता है कि मुखौटा पानी के नमूनों की कमजोर Brillouin लाभ (~ 10-6) । इन संभावित कठिनाइयों को हल करने के लिए, पहले सुनिश्चित करें कि चैंबर जांच और पंप ध्यान केंद्रित लेंस (एल3 और एल4, क्रमशः) के संयुक्त फोकस बिंदु पर तैनात है । फिर, थोड़ा बंद आईरिस (I) रूबिडीयाम सेल से पहले रखा और/या थोड़ा पंप बीम (एम6) के तह दर्पण का अनुवाद आगे आवारा पंप प्रतिबिंब का पता लगाने को समाप्त करने के लिए । ध्यान दें कि इन कार्यविधियों भी Brillouin संकेत कम हो जाएगा, लेकिन पानी में उत्तेजित Brillouin लाभ संकेत का पता लगाने के लिए एक बेहतर प्रारंभिक बिंदु प्रदान कर सकते हैं । यदि संकेत अभी भी नहीं पता चला है, मेथनॉल या कार्बन डाइसल्फ़ाइड, जो एक काफी मजबूत Brillouin लाभ की तुलना में पानी8,10है का उपयोग करें । वैकल्पिक रूप से, गैर पंकिल नमूनों की माप के लिए, यह मोटा गिलास कक्षों का उपयोग करने के लिए संभव है (एल3/L4की दस बार फोकल पैरामीटर) कि काफी आवारा पंप प्रतिबिंब का पता लगाने को कम ।

प्रोटोकॉल में, हम 2 GHz से अधिक उत्तेजित Brillouin लाभ स्पेक्ट्रा की उच्च गति माप वर्णित है । एक बड़ी बैंडविड्थ पर माप का विस्तार करने के लिए (उदाहरण के लिए, कई Brillouin आवृत्ति के साथ नमूनों में & #62; 1 गीगा), यह विस्तारित आवृत्ति ट्यूनिंग के खिलाफ वर्तमान जांच मॉडुलन के एक अंशांकन वक्र का उत्पादन करने के लिए आवश्यक है पंप और जांच पराबैंगनीकिरण की सीमा । वांछनीय, इस वक्र मॉडुलन वर्तमान के साथ लेजर आवृत्ति झाडू की छोटी सी रैखिकता के लिए सही किया जाना चाहिए । वैकल्पिक रूप से, पंप जांच आवृत्ति ट्यूनिंग की तेजी से निगरानी के लिए योजनाओं को स्पेक्ट्रोमीटर में माइक्रोवेव आवृत्ति काउंटर (एफसी) की जगह एकीकृत किया जा सकता है ।

Brillouin आवृत्ति पारी और linewidth यहां प्रस्तावित सेटअप द्वारा मापा नमूना4के एक ज्ञात घनत्व और अपवर्तन सूचकांक के लिए गीगा आवृत्तियों पर सामग्री जटिल अनुदैर्ध्य मापांक में परिवर्तित किया जा सकता है । के रूप में सहज Brillouin स्पेक्ट्रोस्कोपी, सामग्री कठोरता tenser के अंय तत्वों (जैसे, कतरनी मापांक) अलग स्वर्गदूतों और पंप प्रकाश से ध्रुवीकरण राज्यों में बिखरे हुए प्रकाश का पता लगाने के द्वारा एसबीएस स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग जांच की जा सकती है । Brillouin स्पेक्ट्रम तो कम संकेत करने वाली शोर-अनुपात (पंप के छोटे पार दक्षता और जांच के लिए नमूना10,11,12) और छोटे Brillouin आवृत्ति की वजह से प्रदर्शन होगा पाली और linewidths (कम पार कोण के कारण) लगभग backscattering ज्यामिति में प्राप्त की तुलना में । नतीजतन, लंबे समय तक माप बार और संकीर्ण linewidths के साथ पराबैंगनीकिरण के उपयोग की आवश्यकता होगी ।

गैर पंकिल नमूनों में Brillouin स्पेक्ट्रा की माप के लिए, हमारे वर्तमान एसबीएस स्पेक्ट्रोमीटर अधिग्रहण बार है कि विपा स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा प्राप्त उन लोगों के लिए तुलना कर रहे है प्रदान करता है4 और है कि १००-गुना से उन मौजूदा द्वारा प्राप्त की तुलना में तेजी सतत-लहर उत्तेजित Brillouin तितर बितर स्पेक्ट्रोमीटर (समान Brillouin बदलाव संवेदनशीलता के साथ)9,10,11। पंकिल मीडिया में Brillouin माप के लिए, हमारे साधन के रूप में कम के रूप में १०० एमएस, जो कि एक विपा स्पेक्ट्रोमीटर के साथ एक multipass Fabry द्वारा इस्तेमाल की तुलना में तेजी से 3 गुना है एक समय में २.२५ छितराई घटनाओं के साथ पंकिल नमूनों की Brillouin स्पेक्ट्रा प्राप्त करने में सक्षम है-टेकनॉलजी-आधारित रेले अस्वीकृति फ़िल्टर पंकिल नमूनों में ०.१३-१.३३ छितराई घटनाओं के साथ13. विपा स्पेक्ट्रोमीटर के विपरीत, एसबीएस स्पेक्ट्रोमीटर किसी भी विशेष रेले अस्वीकृति फिल्टर की आवश्यकता नहीं है, और स्वाभाविक उत्कृष्ट विपरीत प्रदान करता है, यहां तक कि मजबूत लोचदार कैटरिंग के साथ पंकिल नमूनों में10,11.

वर्तमान में एसबीएस स्पेक्ट्रोमीटर के पास अभी तक गोली-शोर की सीमा नहीं पहुंची है । स्पेक्ट्रोमीटर शोर गैर पंकिल नमूनों में तीव्रता शोर और पंकिल मीडिया11में बिजली के शोर से हावी है । एक परिणाम के रूप में, सिग्नल-शोर-अनुपात (और इसलिए अधिग्रहण समय) एसबीजी संकेत के सीमित है । इस सीमा को दूर करने के लिए, एक कम शोर विद्युत प्रवर्धक से पहले लॉक-डिटेक्शन में Brillouin shift संवेदनशीलता11को कम किए बिना कैटरिंग सामग्री में एसबीजी स्पेक्ट्रा के अधिग्रहण समय को कम करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. इसके अलावा, शॉट के उपयोग-शोर-एक सच्चे backscattering ज्यामिति में आवारा पंप प्रकाश की उच्च अस्वीकृति के साथ सीमित लेजर स्रोतों इष्टतम संकेत करने के लिए-शोर-स्पेक्ट्रोमीटर के अनुपात में वृद्धि होगी, एसबीजी स्पेक्ट्रा रिकॉर्डिंग के लिए कम समय की अनुमति उच्च Brillouin shift संवेदनशीलता11।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

IR पीएचडी फैलोशिप पुरस्कार के लिए Azrieli फाउंडेशन के लिए आभारी है ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Probe diode laser head and controller Toptica Photonics SYST DL-100-DFB Quantity: 1
Pump amplified diode laser and controller Toptica Photonics SYST TA-pro-DFB Quantity: 1
FC/APC fiber dock Toptica Photonics FiberDock  Quantity: 3
High power single mode polarization maintaining FC/APC fiber patchcord Toptica Photonics OE-000796 Quantity: 1
FC/APC fiber collimation with adjustable collimation optics Toptica Photonics FiberOut Quantity: 1
FC/APC fiber fixed collimator OZ Optics HPUCO-33A-780-P-6.1-AS Quantity: 1
Single mode polarization maintaining fiber splitter 33:67 OZ Optics FOBS-12P-111-4/125-PPP-780-67/33-40-3A3A3A-3-1 Quantity: 1
Single mode polarization maintaining fiber splitter 50:50 OZ Optics FOBS-12P-111-4/125-PPP-780-50/50-40-3S3A3A-3-1 Quantity: 1
f=25 mm, Ø1/2" Achromatic Doublet, SM05-Threaded Mount, ARC: 650-1050 nm Thorlabs AC127-025-B-ML Quantity: 1
f=30 mm, Ø1" Achromatic Doublet, SM1-Threaded Mount, ARC: 650-1050 nm Thorlabs AC254-30-B-ML Quantity: 2
f=50 mm, Ø1" Achromatic Doublet, SM1-Threaded Mount, ARC: 650-1050 nm Thorlabs AC254-50-B-ML Quantity: 1
f=100 mm, Ø1" Achromatic Doublet, SM1-Threaded Mount, ARC: 650-1050 nm Thorlabs AC254-100-B-ML Quantity: 1
f=200 mm, Ø1" Achromatic Doublet, SM1-Threaded Mount, ARC: 650-1050 nm Thorlabs AC254-200-B-ML Quantity: 1
Ø1/2" Broadband Dielectric Mirror, 750-1100 nm Thorlabs BB05-E03 Quantity: 4
Ø1" Broadband Dielectric Mirror, 750-1100 nm Thorlabs BB1-E03 Quantity: 2
1" Polarizing beamsplitter cube, 780 nm Thorlabs PBS25-780 Quantity: 1
Ø1" Linear polarizer with N-BK7 protective windows, 600-1100 nm Thorlabs LPNIRE100-B Quantity: 1
Shearing Interferometer with a 1-3 mm Beam Diameter Shear Plate Thorlabs SI035 Quantity: 1
6-Axis Locking kinematic optic mount Thorlabs K6XS Quantity: 4
Compact five-axis platform Thorlabs PY005 Quantity: 1
Pedestal mounting adapter for 5-axis platform Thorlabs PY005A2 Quantity: 1
Polaris low drift Ø1/2" kinematic mirror mount, 3 adjusters Thorlabs POLARIS-K05 Quantity: 4
Lens mount for Ø1" optics Thorlabs LMR1 Quantity: 5
Adapter with external SM1 threads and Internal SM05 threads, 0.40" thick Thorlabs SM1A6T Quantity: 1
Rotation mount for Ø1" optics Thorlabs RSP1 Quantity: 2
1" Kinematic prism mount Thorlabs KM100PM Quantity: 1
Graduated ring-activated SM1 iris diaphragm Thorlabs SM1D12C Quantity: 1
Post-mounted iris diaphragm, Ø12.0 mm max aperture Thorlabs ID12 Quantity: 2
1/2" translation stage with standard micrometer Thorlabs MT1 Quantity: 3
Ø1" Pedestal pillar post, 8-32 taps, L = 1" Thorlabs RS1P8E Quantity: 1
Ø1" Pedestal pillar post, 8-32 taps, L = 1.5" Thorlabs RS1.5P8E Quantity: 2
Ø1" Pedestal pillar post, 8-32 taps, L = 2" Thorlabs RS2P8E Quantity: 4
Ø1" Pedestal pillar post, 8-32 taps, L = 2.5" Thorlabs RS2.5P8E Quantity: 1
Ø1" Pedestal pillar post, 8-32 taps, L = 3" Thorlabs RS3P8E Quantity: 4
Short clamping fork Thorlabs CF125 Quantity: 12
Mounting base Thorlabs BA1S Quantity: 8
Large V-Clamp with PM4 Clamping Arm, 2.5" Long, Imperial Thorlabs VC3C Quantity: 1
Ø1/2" Post holder, spring-loaded hex-locking thumbscrew, L = 1" Thorlabs PH1 Quantity: 2
Ø1/2" Post holder, spring-loaded hex-locking thumbscrew, L = 1.5" Thorlabs PH1.5 Quantity: 2
Ø1/2" Post holder, spring-loaded hex-locking thumbscrew, L = 2" Thorlabs PH2 Quantity: 6
Ø1/2" Optical post, SS, 8-32 setscrew, 1/4"-20 tap, L = 1" Thorlabs TR1 Quantity: 2
Ø1/2" Optical post, SS, 8-32 setscrew, 1/4"-20 tap, L = 1.5" Thorlabs TR1.5 Quantity: 2
Ø1/2" Optical post, SS, 8-32 setscrew, 1/4"-20 tap, L = 2" Thorlabs TR2 Quantity: 6
Aluminum breadboard 18" x 24" x 1/2", 1/4"-20 taps Thorlabs MB1824 Quantity: 1
12" Vertical bracket for breadboards, 1/4"-20 holes, 1 piece Thorlabs VB01 Quantity: 2
Si photodiode, 40 ns Rise time, 400 - 1100 nm, 10 mm x 10 mm active area Thorlabs FDS1010 Quantity: 1
Waveplate, zero order, 1/4 wave 780nm Tower Optics Z-17.5-A-.250-B-780 Quantity: 2
Waveplate, zero order, 1/2 wave 780nm Tower Optics Z-17.5-A-.500-B-780 Quantity: 1
Fiber coupled ultra high speed photodetector Newport 1434 Quantity: 1
Gimbal optical miror mount Newport U100-G2H ULTIMA Quantity: 3
linear stage with 25 mm travel range Newport  M-423  Quantity: 1
Lockable differential micrometer, 25 mm coarse, 0.2 mm fine,11 lb. load Newport  DM-25L Quantity: 1
XYZ Motor linear stage Applied Scientific Instrumentation LS-50 Quantity: 3
Stage controller Applied Scientific Instrumentation MS-2000 Quantity: 1
Sample holder Home made Custom Quantity: 1
Rubidium 85 Fused Silica spectroscopy cell with flat AR-coated windows, 150 mm length, 25mm diameter Photonics Technologies SC-RB85-25x150-Q-AR Quantity: 1
Thermally conductive pad 300 mm x 300 mm BERGQUIST Q3AC 300MMX300MM SHEET Quantity: 1
Heat tape 0.15 mm x 2.5  mm x 5 m, 4.29  W/m KANTHAL 8908271 Quantity: 1
Polytetrafluoroethylene tape 1/2'' x 12 m Teflon tape R.G.D Quantity: 1
Reflecting Bragg grating bandpass filter OptiGrate SPC-780 Quantity: 1
High frequncy aousto optic modulator Gooch and Housego 15210 Quantity: 1
Aousto optic modulator RF driver, frequncy: 210 MHz  Gooch and Housego MHP210-1ADS2-A1 Quantity: 1
High frequncy lock-in amplifier  Stanford Research Systems SR844 Quantity: 1
Frequency counter Phase Matrix EIP 578B Quantity: 1
Arbitrary function Generator Tektronix AFG2021 Quantity: 2
Data acquisition (DAQ) module National Instruments NI USB-6212 BNC Quantity: 1
Data acquisition (DAQ) software  National Instruments LabVIEW 2014 Quantity: 1
Regulated DC power supply  dual 0-30V 5A MEILI MCH-305D-ii Quantity: 1
Thermocouple MRC TP-01 Quantity: 1
Thermometer MRC TM-5007 Quantity: 1
Coaxial low pass filter DC-1.9 MHz Mini Circuits BLP-1.9+ Quantity: 1
20% lipid-emulsion Sigma-Aldrich I141-100ml Quantity: 1
round 25 mm diameter cover glass thick:1 # Menzel Glaser 150285 Quantity: 1
Computational software  MathWorks MATLAB 2015a

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Koski, K. J., Akhenblit, P., McKiernan, K., Yarger, J. L. Non-invasive determination of the complete elastic moduli of spider silks. Nat. Mater. 12 (3), 262-267 (2013).
  2. Palombo, F., Madami, M., Stone, N., Fioretto, D. Mechanical mapping with chemical specificity by confocal Brillouin and Raman microscopy. Analyst. 139 (4), 729-733 (2014).
  3. Scarcelli, G., Yun, S. H. In vivo Brillouin optical microscopy of the human eye. Opt. Exp. 20 (8), 9197-9202 (2012).
  4. Scarcelli, G., et al. Noncontact three-dimensional mapping of intracellular hydromechanical properties by Brillouin microscopy. Nat. Methods. 12 (12), 1132-1134 (2015).
  5. Traverso, A. J., Thompson, J. V., Steelman, Z. A., Meng, Z., Scully, M. O., Yakovlev, V. V. Dual Raman-Brillouin microscope for chemical and mechanical characterization and imaging. Anal. Chem. 87 (15), 7519-7523 (2015).
  6. Antonacci, G., Foreman, M. R., Paterson, C., Török, P. Spectral broadening in Brillouin imaging. Appl. Phys. Lett. 103 (22), 221105 (2013).
  7. Antonacci, G., et al. Quantification of plaque stiffness by Brillouin microscopy in experimental thin cap fibroatheroma. J. R. Soc. Interface. 12 (112), 20150483 (2015).
  8. Grubbs, W. T., MacPhail, R. A. High resolution stimulated Brillouin gain spectrometer. Rev. Sci. Instrum. 65 (1), 34-41 (1994).
  9. Ballmann, C. W., Thompson, J. V., Traverso, A. J., Meng, Z., Scully, M. O., Yakovlev, V. V. Stimulated Brillouin scattering microscopic imaging. Sci Rep. 5, 18139 (2015).
  10. Remer, I., Bilenca, A. Background-free Brillouin spectroscopy in scattering media at 780 nm via stimulated Brillouin scattering. Opt. Lett. 41 (5), 926-929 (2016).
  11. Remer, I., Bilenca, A. High-speed stimulated Brillouin scattering spectroscopy at 780 nm. APL Photonics. 1 (6), 061301 (2016).
  12. She, C. Y., Moosmüller, H., Herring, G. C. Coherent light scattering spectroscopy for supersonic flow measurements. Appl. Phys. B-Lasers O. 46 (4), 283-297 (1988).
  13. Fiore, A., Zhang, j, Peng Shao,, Yun, S. H., Scarcelli, G. High-extinction virtually imaged phased array-based Brillouin spectroscopy of turbid biological media. Appl. Phys. Lett. 108 (20), 203701 (2016).
  14. Taking a Measurement with Your Computer. , Available from: http://www.ni.com/webcast/1673/en (2014).

Tags

इंजीनियरिंग अंक १२७ उत्तेजित Brillouin कैटरिंग रैखिक स्पेक्ट्रोस्कोपी सामग्री विश्लेषण चरण-संवेदी डिटेक्शन वाष्प कोशिकाओं स्पेक्ट्रोमीटर
उच्च गति सतत-वेव प्रेरित Brillouin कैटरिंग स्पेक्ट्रोमीटर सामग्री विश्लेषण के लिए
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Remer, I., Cohen, L., Bilenca, A.… More

Remer, I., Cohen, L., Bilenca, A. High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis. J. Vis. Exp. (127), e55527, doi:10.3791/55527 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter