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Engineering

Ad alta velocità continuo-fluttui stimolato Brillouin Scattering spettrometro per analisi materiali

doi: 10.3791/55527 Published: September 22, 2017

Summary

Descriviamo la costruzione di una rapida spettrometro di continuo-fluttui-stimolato--scattering Brillouin (CW-SBS). Lo spettrometro impiega singola frequenza laser a diodi e un filtro notch-vapor atomico di acquisire spettri di trasmissione dei campioni torbidi/non-torbido con alta risoluzione spettrale a velocità fino a 100 volte più velocemente rispetto a quelli di spettrometri CW-SBS esistenti. Questo miglioramento consente analisi materiale Brillouin ad alta velocità.

Abstract

Ultimi anni hanno visto un significativo aumento nell'uso di spettrometri di Brillouin spontanei per l'analisi senza contatto della materia soffice, come soluzioni acquose e biomateriali, con tempi di acquisizione veloce. Qui, discutiamo l'assemblaggio e funzionamento di uno spettrometro di Brillouin che utilizza stimolato di Brillouin scattering (SBS) per misurare spettri di guadagno (SBG) Brillouin stimolati di acqua e lipidi emulsione del tessuto-come i campioni in modalità di trasmissione con < 10 MHz risoluzione spettrale e < 35 Precisione di misura di Brillouin-turno MHz a < 100 ms lo spettrometro è costituito da due quasi contro-propagazione di continuo-fluttui laser a narrow-linewidth (CW) 780 nm cui detuning frequenza viene analizzato attraverso la materiale shift di Brillouin. Utilizzando un filtro notch di vapore caldo di rubidio-85 ultra-a banda stretta e phase-sensitive detector, il rapporto segnale-a-rumore del segnale SBG è notevolmente migliorato rispetto a quella ottenuta con gli spettrometri CW-SBS esistenti. Questo miglioramento consente la misurazione di spettri SBG con fino a 100 volte più veloce acquisizione volte, facilitando in tal modo ad alta risoluzione spettrale e alta precisione Brillouin analisi di materiali morbidi ad alta velocità.

Introduction

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La spettroscopia Brillouin spontanea è stata stabilita negli ultimi anni, come un valido approccio per l'analisi meccanica di materiali morbidi, come liquidi, vero e proprio tessuto, tessuto fantasmi e biologico cellule1,2, 3,4,5,6,7. In questo approccio, un singolo laser illumina il campione e luce che è inelastically sparsa da onde acustiche termiche spontanee nel medio viene raccolta da uno spettrometro, fornendo informazioni utili sulle proprietà viscoelastiche del campione. Lo spettro di Brillouin spontaneo comprende due picchi di Brillouin all'acustica Stokes e risonanze di anti-Stokes del materiale e un picco di Rayleigh alla frequenza laser illuminante (a causa di elasticamente la diffusione della luce). Per una geometria di retrodiffusione di Brillouin, le frequenze di Brillouin sono spostate di diversi GHz dalla frequenza laser illuminante e larghezza spettrale di centinaia di MHz.

Mentre Fabry-Perot spettrometri di scansione sono stati i sistemi di scelta per l'acquisizione di spettri di Brillouin spontanei in materia soffice1,2, i recenti progressi tecnologici in imaged praticamente matrice di fase (VIPA) spettrometri hanno permesso significativamente più veloce misure (frazioni di secondo) Brillouin con adeguata risoluzione spettrale-(sub-GHz)3,4,5,6,7. In questo protocollo, vi presentiamo la costruzione di uno spettrometro Brillouin diverso, ad alta velocità, alta risoluzione spettrale, accurata basata sulla rilevazione di continuo-fluttui-stimolato--scattering Brillouin (CW-SBS) luce da non-torbido e torbido campioni in una geometria quasi back scattering.

Nella spettroscopia CW-SBS, continuo-fluttui (CW) pompa e sonda laser, leggermente depotenziato in frequenza, si sovrappongono in un campione di stimolare le onde acustiche. Quando la differenza di frequenza tra la pompa e sonda le travi corrisponde una specifica risonanza acustica del materiale, amplificazione o si del segnale sonda sono fornito dal stimolato Brillouin guadagno o perdita di processi (SBG/SBL), rispettivamente; in caso contrario, nessuna amplificazione di SBS (de) si verifica8,9,10,11. Così, uno spettro di SBG (SBL) può essere acquisita da scansione la differenza di frequenza tra i laser attraverso le risonanze di Brillouin materiale e rilevare l'incremento (riduzione), o utile (perdita), dell'intensità di sonda a causa di SBS. A differenza di scattering Brillouin spontaneo, sfondo di scattering elastico è intrinsecamente assente in SBS, abilitazione eccellente contrasto di Brillouin in campioni sia torbidi e non torbida senza necessità di Rayleigh rifiuto filtri come richiesto in VIPA spettrometri10,11,13.

I principali elementi costitutivi di uno spettrometro di CW-SBS sono i laser di pompa e sonda e il rilevatore di guadagno/perdita di Brillouin stimolato. Per la spettroscopia ad alta risoluzione spettrale, alta velocità CW-SBS, i laser devono essere singola frequenza (< 10 MHz linewidth) con accordabilità sufficientemente ampia lunghezza d'onda (20-30 GHz) e frequenza di scansione (> 200 GHz/s), stabilità di frequenza a lungo termine (< 50 MHz/h) e il rumore di bassa intensità. Inoltre, linearmente polarizzato e limitata diffrazione laser travi con poteri di poche centinaia (decine) di mW sul campione sono richieste per il fascio di pompa (sonda). Infine, il rilevatore di guadagno/perdita di Brillouin stimolato dovrebbe essere progettato per rilevare in modo affidabile debole stimolata con le versioni precedenti livelli Brillouin guadagno/perdita (SBG/SBL) (10-5 - 10-6) in materia soffice. Per soddisfare queste esigenze, abbiamo selezionato il laser a diodi feedback distribuito (DFB) accoppiato al mantenimento di polarizzazione fibre insieme a un rilevatore di guadagno/perdita Brillouin stimolato combinando un ultra-a banda stretta atomic vapor filtro notch e un'ad alta frequenza singolo-modulazione di lock-in amplificatore come illustrato nella Figura 1. Questo schema di rilevamento raddoppia l'intensità del segnale SBG riducendo in modo significativo il rumore dell'intensità della sonda, dove il segnale desiderato SBG è incorporato11. Si noti che il ruolo del vapore atomico tacca-filtro utilizzato nel nostro spettrometro SBS è di ridurre in modo significativo la rilevazione di riflessioni indesiderate randagi pompa piuttosto che diminuire lo sfondo di scattering elastico come spettrometri VIPA che rilevano sia spontaneo Rayleigh e Brillouin luce sparsa. Utilizzando il protocollo descritto di seguito, uno spettrometro di CW-SBS può essere costruito con la capacità di acquisire spettri di trasmissione dei fantasmi di acqua e tessuto con livelli SBG à partir de 10-6 a < Precisione di misura 35 MHz Brillouin-MAIUSC e entro 100 ms o meno.

Figure 1
Figura 1: continuo-fluttui Stimulated Brillouin Scattering (CW-SBS) spettrometro. Due continuo-fluttui pompa e sonda laser a diodi (DL), frequenza detuned intorno il turno di Brillouin del campione, sono accoppiati in fibre monomodali di mantenimento di polarizzazione con collimatori C1 e C2, rispettivamente. La differenza di frequenza della pompa-sonda è misurata rilevando la frequenza di battimento tra travi pelati dalla pompa e sonda laser utilizzando un set di divisori di fibra (FS), una cellula fotoelettrica veloce (FPD) e un contatore di frequenza (FC). Il fascio sonda S-polarizzata (rosso chiaro), espanso utilizzando un kepleriano beam expander (L1 ed L2), è giusto circolarmente polarizzata da una piastra a quarto d'onda (λ14) e focalizzato sul campione (S) da una lente acromatica (L.3). Per l'interazione effettiva di SBS e isolamento ottico, il fascio di pompa (profondo rosso), espanso utilizzando un espansore del fascio kepleriano (L5 e L6), è in primo luogo utilizzando una piastra di mezza onda λ24 P-polarizzato), poi trasmesso attraverso una polarizzazione beam splitter (PBS), è infine sinistra circolarmente polarizzata da una piastra a quarto d'onda (λ24) e focalizzato sul campione con una lente acromatica (L4; L3). Si noti che la pompa e sonda le travi quasi Counter-propagano nel campione e che un polarizzatore orientato su S (P) è stato usato per impedire l'ingresso della sonda il fascio di pompa P-polarizzato (uscendo λ14) laser. Per il rilevamento di lock-in, il fascio di pompa è modulato sinusoidalmente a fm con un modulatore acusto-ottico (AOM). Il segnale SBG, manifestato come la variazione dell'intensità di frequenza fm (vedi riquadro), è demodulato conun lock-in amplifier (LIA) dopo il rilevamento di un fotodiodo di grande superficie (PD). Per eliminazione significativa delle riflessioni di randagi pompa a fotodiodo, una banda stretta filtro Bragg (BF) e un filtro notch atomico (85RB) intorno alla lunghezza d'onda di pompa sono utilizzati insieme ad con un iride luce di blocco (I). Dati viene registrati da una scheda di acquisizione dati (DAQ) collegata ad un personal computer (PC) per ulteriori analisi dello spettro di Brillouin. Tutti gli specchi piegantesi (M1- M6) vengono utilizzati per montare lo spettrometro su di una breadboard ' × 24' 18 che è montato verticalmente sul tavolo ottico per facilitare il posizionamento dei campioni acquosi. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Protocol

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Nota: salvo diversa indicazione, (i) collegare tutti i supporti per postare i titolari e stringere le basi di post con una forchetta di serraggio o montaggio in base alla tabella ottica, e (ii) l'uscita del laser potenze di 2-10 mW per tutte le procedure di allineamento.

Nota: accendere tutti i dispositivi elettrici/optoelettronici nel setup e consentire 30 min prima dell'orario riscaldamento uso.

1. preparare il percorso ottico del fascio sonda

  1. montare e allineare il collimatore di fibra del laser sonda.
    1. Connetti la fibra di input di un 33: 67 FC/APC polarizzazione-mantenere fibra splitter (porta T di FS 1) per l'accoppiatore di fibra del laser sonda. Collegare la fibra di 67%-uscita dello splitter fibra (porta 1 di FS 1) per il collimatore di fibra (C 1). Montare il collimatore di fibra a un montaggio di cinematica 6 assi (Ø x, Ø y, Ø z, x, y, z). Posizionare un misuratore di potenza dietro il collimatore di fibra e massimizzare la potenza del laser regolando il x, y e z viti dell'accoppiatore della fibra laser.
    2. Ruotare il collimatore di fibra (o l'elemento ottico per essere allineati) per regolare la polarizzazione di laser per la direzione di S-polarizzazione, che qui sono perpendicolare al piano del tavolo ottico. Confermare che il raggio laser è S-polarizzata misurando la trasmissione del laser (massima) minimo (riflessione) attraverso un divisore di fascio di polarizzazione ausiliario con un misuratore di potenza.
    3. Montare due iridi di allineamento ausiliario ad un'altezza identica dalla tabella ottica (3 ' ' in questa configurazione). Per la propagazione del fascio lungo l'asse ottico del sistema e parallelo alla tabella ottica, questa altezza deve essere mantenuta costante durante l'allineamento dell'intero sistema. Posizionare un iride in un foro di montaggio del tavolo dietro il collimatore di fibra (o l'elemento ottico per essere allineati) presso < distanza di 50 mm. Posizionare il secondo iris in un foro di montaggio del tavolo collineari sufficientemente distante il primo iride (> 300 mm).
    4. Allineare il fascio di uscita del collimatore di fibra (o l'elemento ottico per essere allineati) lungo l'asse ottico del sistema regolando le x, y, Ø x Ø y viti e della cinematica montare fino a quando il raggio laser è di tipo concentrico per la centro di entrambi iridi.
  2. Istituito un espansore del fascio kepleriano.
    1. Montare una lente (L 1, f 1 = 25 mm) in un supporto ottico fisso.
    2. Montare due iridi ausiliario allineamento seguendo la procedura a 1.1.3. Regolare finemente la posizione laterale e l'angolo di inclinazione della lente in modo che la barriera sia concentrico al centro di entrambi iridi.
    3. Montare una seconda lente (L 2, f 2 = 50 mm) in un supporto ottico fisso. Allegare il post mount in base ad una fase di traslazione lineare allineata all'asse ottico del sistema. Tale che la lente è ad una distanza di f 1 + f 2 dal primo obiettivo, posto la tappa. Allineare la lente come descritto in 1.2.2.
    4. Posto una tosatura interferometro dietro la seconda lente per confermare che il fascio è collimato. Tradurre la seconda lente lungo l'asse ottico del sistema fino a quando le frange di interferenza prodotte sono parallele alla linea di riferimento governata sul piatto diffusore dell'interferometro tosatura.
  3. Piegare il fascio di uscita dell'espansore del fascio.
    1. Montare uno specchio (M 1) in una cinematica montare con passo (Ø x) e (Ø y) regolazioni di imbardata. Orientare lo specchio per essere 45 o rispetto all'asse ottico lungo elementi C 1 - L 1 - L 2.
    2. Montare due iridi ausiliario allineamento seguendo la procedura a 1.1.3. Regolare il Ø x e Ø y viti di montaggio dello specchietto, fino a quando il fascio riflesso è concentrico al centro di entrambi iridi che definisce l'asse ottico del sistema.
  4. Impostare l'ottica di illuminazione esempio.
    1. Monte un ordine zero piastrina quarto d'onda (λ 1 / 4) in un 6-assi cinematica montare (Ø x, Ø y, Ø z, x, y, z) ad una distanza di circa 150 mm dallo specchio pieghevole (M 1), lasciando spazio sufficiente per l'immissione di un polarizzatore (P) prima il waveplate come descritto in 2.7. Ruotare il waveplate di 45 o rispetto al suo asse veloce per produrre uno stato di polarizzazione circolare.
    2. Montare una lente di focalizzazione (L 3, f 3 = 30 mm) al Monte stesso cinematica della waveplate. Allineare il fascio trasmesso attraverso l'obiettivo seguendo la procedura in 1.1.3-4.
  5. Impostare l'ottica di raccolta del campione.
    1. Monte un Monte di cinematica 6 assi (x, Ø Ø y, Ø z, x, y, z) su un differenziale lineare fase traslazionale ad una distanza di circa 60 mm dalla lente messa a fuoco (L. 3). Montare una piastra di quarto d'onda di ordine zero (λ 2 / 4) sul Monte cinematica. Ruotare il waveplate di 45 o rispetto al suo asse veloce e confermare che il raggio laser è S-polarizzata seguendo la procedura al punto 1.1.2.
    2. Monta un obiettivo di raccolta (L 4, f 4 = 30 mm) al Monte stesso cinematica della waveplate. Allineare il fascio trasmesso attraverso l'obiettivo seguendo la procedura in 1.1.3-4. Confermare che il fascio è collimato come descritto in 1.2.4.
    3. Montare un cubo di fascio-splitter polarizzante (PBS) su una cinematica montare con passo (Ø x) e (Ø y) regolazioni di imbardata e posizionarlo dietro il waveplate (come mostrato nella figura 1). Montare due iridi ausiliario allineamento seguendo la procedura a 1.1.3. Regolare il Ø x e viti y Ø del supporto del divisore di fascio fino a quando il fascio riflesso è concentrico al centro di entrambi iridi che definisce l'asse ottico del sistema.

2. Preparare il percorso ottico del fascio di pompa

  1. montare e allineare il collimatore di fibra del laser pompa. Laser
    1. Connetti la fibra del porto amplificato della pompa per il collimatore di fibra (C 2). Montare e allineare il collimatore di fibra del laser di pompa come descritto in 1.1.3 - 4.
  2. Sintonizzare la lunghezza d'onda di pompa per la D2 rubiduim-85 F g = linea di assorbimento 3.
    1. Mettere una cella di rubidio-85 vapor dietro il collimatore di fibra del laser di pompa (C 2).
    2. Situare un fotorivelatore ausiliario dietro la cella di vapore per misurare la trasmissione del fascio pompa attraverso la cella. Collegare la cellula fotoelettrica ad un oscilloscopio. Premere il ' Autoset ' pulsante sull'oscilloscopio per impostare automaticamente la traccia tempo e ampiezza del segnale della lettura dalla photodetector.
    3. impostare grossolanamente la lunghezza d'onda laser il rubidio linea assorbimento di D2, 780.24 nm, ruotando la manopola della temperatura sul controller laser ad un livello dove minimo trasmissione della luce è misurata attraverso la cella di rubidio dal rivelatore fotoelettrico ausiliari ( Vedi punto 2.2.2). Impostare la temperatura di laser al livello identificato.
    4. Collegare l'uscita di un generatore di funzioni per l'input di modulazione corrente del controller di laser di pompa.
    5. Applicare un triangolo d'onda da un generatore di funzioni per l'input corrente di modulazione del controller laser a scansione lentamente la lunghezza d'onda laser attraverso 60 pm (30 GHz). A tal fine, premere il ' Channel Select ' pulsante sul generatore di funzione e selezionare il canale 1. Successivamente, premere il ' rampa ' pulsante e poi il ' continuo ' pulsante per impostare il canale per produrre una forma d'onda triangolare. Premere il ' ampiezza ' tasto di scelta rapida per impostare l'ampiezza della forma d'onda a 2,25 Vpp (tensione di picco-picco) e il ' frequenza/periodo ' tasto di scelta rapida per impostare la frequenza della forma d'onda a 5 mHz. Infine, premere il ' il ' pulsante per attivare il canale del generatore di funzione.
    6. Identificare più precisamente possibile il livello corrente che porta la lunghezza d'onda di pompa per la D2 di rubidio-85 F g = 3 linea di assorbimento misurando minimo trasmissione della luce attraverso la cella di rubidio usando la cellula fotoelettrica ausiliaria (Vedi punto 2.2.2). Impostare il laser corrente al livello identificato tramite la manopola corrente sul controller laser. Rimuovere la cella di rubidio e la cellula fotoelettrica ausiliaria. Infine, scollegare il generatore di funzioni dall'ingresso di modulazione corrente del controller laser.
  3. Montare e allineare il filtro di pulizia linea laser.
    1. Posto il linea laser pulizia filtro (riflettente Bragg; BF) in una cinematica montare con passo (Ø x) e l'imbardata regolazioni (Ø y) ad una distanza di 250 mm dal collimatore di fibra (C 2).
    2. Posto una potenza metro nel percorso ottico di trasmissione (riflessione) del filtro e ridurre al minimo (Ingrandisci) la potenza del fascio ruotando il filtro sull'asse di passo per abbinare l'angolo di ingresso di Bragg (8 o in questa configurazione). Regolare finemente le Ø x Ø y viti e della cinematica montare per ottimizzare l'allineamento.
    3. Piega il fascio riflesso fuori il filtro torna a una direzione parallela a quello del fascio presso il filtro input utilizzando due specchi (M 2, M 3) montato sulla cinematica Monti con pitch e regolazioni di imbardata.
    4. Montare due iridi ausiliario allineamento seguendo la procedura a 1.1.3. Regolare il Ø x e viti y Ø di entrambi specchio monta fino a quando il fascio riflettuto dallo specchio secondo è concentrico al centro di entrambi iridi che definisce l'asse ottico del sistema.
  4. Montare e allineare il modulatore acusto-ottico.
    1. Monte e allineare una lente (L 5, f 5 = 100 mm) per focalizzare il fascio di pompa in un modulatore acusto-ottico (AOM) come descritto in 1.2.2. Dopo aliment lente, rimuovere delicatamente la lente L 5 dal suo supporto prima di piazzare l'AOM al fine di evitare di danneggiare l'AOM.
    2. Montare l'AOM su una piattaforma di 5 assi (x, Ø Ø y, x, y, z) ad una distanza di circa 100 mm dalla lente messa a fuoco (L 5). Garantire che la moltiplicazione di fascio pompa attraverso la finestra di ingresso del modulatore è S-polarizzata (Vedi 2.1.2) per ottimizzare le prestazioni di modulatore.
    3. Collegare l'uscita RF del driver modulatore all'ingresso RF del modulatore utilizzando un cavo coassiale a 50-Ω. Accendere il driver e premere il ' modalità ' pulsante sul driver in modo che il modulatore acusto-ottico funziona in modo continuo-fluttuano.
    4. Inserire un misuratore di potenza dietro l'uscita del modulatore per misurare la potenza del fascio diffratto primo ordine solo. Regolare l'angolo di Bragg del modulatore per massimizzare la potenza del fascio diffratto primo ordine ruotando il modulatore sull'asse di passo (Ø x).
    5. Finelythe
    6. riposizionare lente (L 5) nel suo supporto di focalizzare il fascio di pompa nel modulatore ed ottenere il tempo desiderato veloce ascesa/caduta di messa a fuoco (10 ns per fuoco di diametro del fascio di ~ 50 µm in questa configurazione). Regolare le x, y, z, Ø x Ø y viti e della piattaforma di montaggio del modulatore per massimizzare la potenza del fascio diffratto primo ordine.
    7. Piegare il fascio all'uscita del modulatore a una direzione parallela a quella del fascio all'ingresso del modulatore utilizzando due specchi (M 4, M 5) montati su cinematica Monti con pitch (Ø x) e le registrazioni di imbardata (Ø y) come descritto in 2.3.3-4.
    8. Mount e allineare una seconda lente (L 6, f 6 = 200 mm) ad una distanza di f 5 + f 6 dall'obiettivo messa a fuoco presso il modulatore ingresso per collimare il fascio modulato pompa come descritto in 1.2.3-4. Questo obiettivo insieme la messa a fuoco lente presso il modulo di input di modulatore di un espansore del fascio kepleriano per il fascio di pompa, la pompa di corrispondenza e sonda fascio diametri prima della messa a fuoco sul campione (S).
  5. Impostare la pompa ottica P-polarizzazione. Montare una piastra di mezza onda di ordine zero (λ/2) in un Monte di rotazione. Posto il waveplate dietro la seconda lente dell'espansore del fascio kepleriano del fascio pompa (L 6). Ruotare il waveplate per regolare il fascio nella direzione di P-polarizzazione, che qui è parallelo al piano del tavolo ottico. Confermare che il raggio laser è polarizzata P misurando la trasmissione del massimo (minimo) laser (riflessione) attraverso un divisore di fascio di polarizzazione ausiliario con un misuratore di potenza.
  6. Fold e lateralmente shift il fascio in uscita il waveplate.
    1. Montare uno specchio (M 6) in una cinematica montare con passo (Ø x) e l'imbardata regolazioni (Ø y) ad una distanza di 50 mm dalla piastra di mezza onda (λ/2). Fissare la base del post di cinematica montare ad una fase di traslazione lineare allineata all'asse ottico del sistema. Orientare lo specchio per essere 45 o rispetto all'asse ottico lungo l'elementi λ/2-PBS.
    2. Allinea il fascio riflesso dallo specchio e la polarizzazione del divisore di fascio come descritto in 1.3.1-2. Confermare che il fascio di pompa trasmesso attraverso il beam splitter polarizzante è collineare con il percorso ottico del fascio sonda utilizzando un laser visualizzazione card.
    3. Tradurre lo specchio da 3 mm in direzione perpendicolare all'asse ottico delle lenti messa a fuoco pompa-sonda (L 4-L 3) per produrre illuminazione fuori asse pompa del campione (S) che minimizza i riflessi pompa randagi.
  7. Impostare la pompa ottica nel cammino ottico sonda di blocco. Montare un polarizzatore lineare (P) in un Monte di rotazione. Posizionare il polarizzatore tra lo specchio pieghevole (M 1) e il primo waveplate (λ 1 / 4) nel percorso ottico della sonda, circa 75 mm da ciascuno di questi componenti. Ruotare il polarizzatore per ridurre al minimo (Ingrandisci) trasmissione del fascio pompa (sonda).

3. Preparare il sistema per la rilevazione della frequenza Detuning della pompa e sonda laser

  1. impostare delle fibre ottiche per la sonda e pompa laser.
    1. Connetti la fibra di ingresso del 50: 50 FC/APC mantenimento di polarizzazione fibra splitter (porta 1 della FS 2) per l'accoppiatore di fibra del porto non amplificati del laser di pompa. Collegare la fibra del 33%-uscita dello splitter fibra sonda (porta 2 del FS 1) alla fibra 50%-ingresso dello splitter fibra pompa (porta 2 FS 2) usando un accoppiamento manica.
    2. Misurare la potenza ottica presso la fibra di uscita dello splitter fibra pompa 50: 50 (porta T di FS 2) con un misuratore di potenza e garantire che il potere ottico totale è < 10 mW per evitare la saturazione del rivelatore fotoelettrico di accoppiati in fibra (FPD). Collegare la fibra di uscita dello splitter fibra pompa 50: 50 (porta T di FS 2) all'ingresso di un rivelatore fotoelettrico accoppiati in fibra ad alta velocità.
  2. Collegare il connettore maschio K della cellula fotoelettrica veloce direttamente al connettore femmina K della banda GHz di un forno a microonde freqcontatore di scorrevolezza (FC).

4. Set Up the stimolato Brillouin guadagno/perdita rilevatore

  1. preparare la cella di vapore di rubidio-85.
    1. Avvolgere l'intera cella con un termoconduttivo. Avvolgere un nastro di calore intorno ai bordi della cella. Posto una termocoppia al centro della cella per monitorare la temperatura di riscaldamento. Assicurarsi che la termocoppia non toccare il nastro di calore. Collegare la termocoppia ad un termometro per leggere la temperatura della cella.
    2. Avvolgere l'intera cella con un nastro di politetrafluoroetilene per contenere il calore nastro e termocoppia al loro posto e di isolare termicamente la cellula dall'ambiente. Lasciare alla fine del nastro termico sgomberata entrambi i bordi. Collegare i due conduttori di calore nastro un 0-30 V, alimentazione da 5 A DC.
    3. Montare la cella nel cammino ottico riflesso di beam splitter polarizzante (PBS). Garantire che il fascio sonda colpisce il centro della cellula.
    4. Montaggio un'iride (I) prima della cella. Aprire il diaframma in modo che il fascio sonda completamente può passare attraverso. Questo iris aiuta a minimizzare le riflessioni di randagi pompa.
  2. Impostare il rivelatore fotoelettrico. Cella
    1. posto la cellula fotoelettrica (PD) dietro il rubidio. La cellula fotoelettrica, ospitata in un contenitore di alluminio, è composto da un fotodiodo di grande superficie e un filtro passa-basso di RC fatti in casa (R = 1 kΩ, C = 0,1 µF) che riduce il rumore di tensione di polarizzazione inversa. Garantire che il fascio sonda colpisce il centro del fotodiodo utilizzando un laser visualizzazione card.
    2. Collega il catodo di fotodiodo terminale al 0-30 V, 5 A DC alimentazione elettrica tramite un cavo coassiale di 50 Ω. Applicare una polarizzazione inversa di 25 V, ruotando la manopola di tensione dell'alimentatore, così che il fotodiodo è gestito in modalità fotoconduttive per rilevamento ad alta frequenza.
  3. Impostare il lock-in amplifier.
    1. Connetti la cellula fotoelettrica per un 50Ω coassiale filtro passa-basso (LPF) della larghezza di banda per 1,9 MHz, utilizzando un cavo coassiale a 50 Ω. Collegare l'uscita del LPF coassiale direttamente all'ingresso segnale del lock-in amplifier (LIA). Premere il ' Sig-Z In ' pulsante sul lock-in amplifier per impostare il segnale di ingresso impedenza del lock-in amplifier a 50Ω.
    2. Ingresso
    3. Connect canale 1 di un generatore di funzioni per il riferimento del lock-in amplifier utilizzando un cavo coassiale a 50 Ω. Premere il ' Channel Select ' pulsante sul generatore di funzione e selezionare il canale 1. Successivamente, premere il ' Sine ' pulsante e poi il ' continuo ' pulsante per impostare il canale per produrre una forma d'onda sinusoidale. Premere il ' ampiezza ' tasto di scelta rapida per impostare l'ampiezza della forma d'onda a 0,7 Vpp e il ' frequenza/periodo ' tasto di scelta rapida per impostare la frequenza dell'onda di f m = 1,1 MHz.
    4. Connect canale 2 del generatore di funzione all'esterno ingresso analogico del driver modulatore acusto-ottico usando un cavo coassiale di 50 Ω. Seguire la procedura in 4.3.2 per impostare un 1 Vpp, f m = forma d'onda sinusoidale 1,1 MHz sul canale 2.
    5. Premere il ' il ' pulsante del generatore di funzione per attivare canali 1 e 2 e bloccare la loro relazione di fase premendo il ' allineare fase ' pulsante lunetta sul generatore di funzione.
    6. Interruttore il ' modalità ' pulsante sul driver modulatore acusto-ottico per ' normale ' stato. Il fascio di pompa ora è otticamente modulato ad f m = 1,1 MHz.

5. Ultimi preparativi del sistema e ottimizzazione delle prestazioni

  1. impostare l'acquisizione di dati unità
    1. Collegare l'uscita analogica del contatore di frequenza delle microonde (FC) ad un ingresso analogico dell'unità di acquisizione dati (DAQ) utilizzando un cavo coassiale. Premere il ' DAC ', ' 1 ' e ' 0 ' pulsanti sul contatore di frequenza per impostare la precisione di lettura di frequenza a 10 MHz. Questo canale consente di monitorare la frequenza di pompa-sonda detuning.
    2. Collegare il ' X ' uscita del lock-in amplifier (LIA) all'ingresso analogico secondo dall'unità di acquisizione dati utilizzando un cavo coassiale. Premere il ' uscita ' pulsante della ' X ' canale sul lock-in amplifier per attivare il canale. Utilizzare questo canale monitor il guadagno stimolato di Brillouin (SBG) livello segnale.
    3. Dividere un canale di output di un generatore di funzioni in due canali separati utilizzando un connettore BNC-t. Collegare un canale per l'ingresso di modulazione corrente del sonda laser controller e il secondo canale all'ingresso analogico terzo dall'unità di acquisizione dati utilizzando cavi coassiali. Utilizzare questo secondo canale per acquisire il segnale di modulazione corrente del laser sonda.
    4. Collegare l'uscita USB dell'unità di acquisizione dati a un computer. Scrivere un programma in un pacchetto di software di acquisizione dati per visualizzare e registrare i segnali sopra descritti dall'unità di acquisizione dati 14.
  2. Montare un campione di acqua nella camera di misurazione.
    1. Riempire una casa costruita 500 µm di spessore vetro camera con acqua distillata. La camera è composta due rotondo 25 mm diametro 0,17 mm spessore vetrini coprioggetti distanziati da un nastro di 500 µm di spessore politetrafluoroetilene.
    2. Montare un supporto di camera su un palco 3 assi motorizzati traduzione. Posizionare la camera di misurazione nel supporto e tradurlo nel punto di fuoco congiunto della sonda e pompa lenti di messa a fuoco (L 3 e L 4, rispettivamente) utilizzando la fase motorizzata.
  3. Riscaldare la cella di rubidio. Uso del laser di
    1. indossare occhiali di sicurezza laser per 780 nm. Aumentare la potenza del laser di pompa per ottenere > 250 mW sul campione ruotando la manopola di regolazione corrente sul controller conici-amplificatore e misurazione della potenza appena prima il campione con un misuratore di potenza.
    2. Insieme la costante di tempo del lock-in amplifier (LIA) su 1 s premendo il ' up/down stabilirsi ' pulsanti sul lock-in amplifier. Impostare il filtro passa-basso del lock-in amplifier a 24 dB/oct spingendo il ' up/down pendenza filtro ' pulsanti. Impostare la sensibilità dell'amplificatore lock-in 1 mVrms premendo il ' Sens up/down ' pulsanti. Utilizzare la funzione di fase di allineamento del lock-in amplifier per regolare lo sfasamento tra l'input di segnale e riferimento dell'amplificatore a zero premendo il ' Shift ' e ' fase ' pulsanti.
    3. Monitorare le riflessioni di randagi pompa osservando le letture sul ' X ' canale del lock-in amplifier.
    4. Risintonizzare la lunghezza d'onda di pompa per il rubiduim-85 D 2 F g = 3 linea di assorbimento ruotando delicatamente la manopola corrente sul controller laser per ottenere una lettura di riflessione minimo pompa randagi sul ' X ' canale del lock-in amplifier.
    5. Set 17 V DC sulla potenza di alimentazione collegato sul nastro di calore per riscaldare la cellula di rubidio a 90 o C. Wait un paio di minuti fino a quando la lettura del termometro si stabilizza la temperatura di cella desiderata. Nota: Le letture di segnale osservato sulle ' X ' canale del lock-in amplifier dovrebbe cadere rapidamente durante il riscaldamento (a causa dell'aumento significativo nell'assorbimento della cella).
  4. Misura e ottimizzare il segnale SBG in acqua.
    1. Aumentare la potenza del laser sonda per ottenere > 10 mW sul campione ruotando la manopola di regolazione corrente sul controller laser e misurazione della potenza appena prima il campione con un misuratore di potenza.
    2. Grossolanamente sintonizzare la lunghezza d'onda di sonda per la D2 rubiduim-85 F g = 3 linea di assorbimento girando la manopola della temperatura sul controller sonda laser e misurare un livello di potenza minimo laser dietro la cella di rubidio con un misuratore di potenza.
    3. Impostare la frequenza di detuning tra la pompa e sonda laser per abbinare il turno di Brillouin di acqua (~ 5 GHz) ruotando la manopola di regolazione corrente sul controller sonda laser e osservando la frequenza detuning letture sul contatore di frequenza (FC). Nota: Per il negativo (positivo) primo ordine fascio diffratto, queste letture dovrebbero essere più grande (più piccolo) che il cambiamento di Brillouin dalla RF guida frequenza del modulatore acusto-ottico (210 MHz in questa configurazione).
    4. Impostare la sensibilità dell'amplificatore lock-in a 100 μV e regolare lo sfasamento tra l'input di segnale e riferimento dell'amplificatore a zero seguendo la procedura in 5.3.3.
    5. Ottimizzare l'efficienza di attraversamento dei fasci pompa e sonda (i) finemente regolando le Ø x Ø y viti e della cinematica montare dello specchio pieghevole del fascio pompa (M 6) e (ii) un po' traducendo la pompa messa a fuoco lente (L 4) lungo l'asse ottico del sistema.
    6. Assicurarsi che il segnale superiore letture sul ' X ' canale del lock-in amplifier derivare principalmente da un'aumentata del segnale SBG (piuttosto che da riflessioni pompa randagi) bloccando il fascio sonda e misurare i livelli di invariato della pompa randagio riflessioni sul ' X ' canale del lock-in amplifier.
    7. Ripetere passaggi 5.4.6-7 fino a quando il segnale SBG raggiunge un massimo (> 2 μV), mantenendo riflessioni randagi pompa ad un livello minimo invariato.

6. Misurare e analizzare uno spettro di SBG

  1. creare una curva di calibrazione della sonda modulazione corrente vs pompa-sonda frequenza detuning.
    1. Impostare la frequenza detuning tra la pompa e sonda laser a 5 GHz (circa lo spostamento di Brillouin di acqua), ruotando la manopola corrente sul controller sonda laser.
    2. Premere il ' RES ' e ' 5 ' pulsanti sul contatore di frequenza a microonde (FC) per impostare il tempo di gate a 1 ms, fornendo un intervallo di campionamento di 100 ms tra frequenza consecutivo detuning misurazioni. Applicare un triangolo d'onda all'ingresso modulazione corrente del controller sonda laser seguendo la procedura in 2.2.5 con i parametri di ampiezza e frequenza della forma d'onda di 150 mVpp e 50 mHz, rispettivamente. Ciò consentirà di scansione lentamente la lunghezza d'onda di sonda (e quindi la frequenza della pompa-sonda detuning) attraverso 2 GHz.
    3. Impostare la frequenza di campionamento dell'unità di acquisizione dati (DAQ) su 100 campioni/sec/canale e registrare la frequenza di pompa-sonda detuning e sonda laser modulazione di segnali corrente dall'unità di acquisizione dati per 20 s (oltre 4-6 GHz) utilizzando i dati scritti a casa programma di acquisizione.
    4. Caricare i dati di misurazione in un programma software computazionale. Inserire i dati di Detune frequenza pompa-sonda con un modello lineare. Si noti che è anche possibile utilizzare una vestibilità polinomiale di ordine superiore (a causa della non linearità della frequenza pompa-sonda detuning misurazioni). Adattare anche il sonda laser modulazione corrente dati con un modello lineare.
    5. Generare la curva di taratura memorizzando in un programma software di calcolo della frequenza di pompa-sonda detuning fit campioni come una funzione della modulazione sonda corrente adattarsi i campioni.
  2. Misurare un spettro SBG ad alta velocità.
    1. Montare il campione sotto test (S), ad esempio, distillata acqua utilizzati negli esperimenti, come descritto in 5.2.1 - 2. Ripetere i passaggi 5.4.1 - 8.
    2. Impostare la costante di tempo di lock-in amplificatore (LIA) ≥ 100 µs premendo il ' up/down stabilirsi ' pulsanti sul lock-in amplifier. Applicare un triangolo d'onda all'ingresso modulazione corrente del controller sonda laser seguendo la procedura in 2.2.5 con i parametri di ampiezza e frequenza della forma d'onda di 150 mVpp e 50 Hz, rispettivamente. Ciò consentirà di analizzare rapidamente la lunghezza d'onda di sonda (e quindi la frequenza della pompa-sonda detuning) attraverso 2 GHz.
    3. Impostare la frequenza di campionamento dell'unità di acquisizione dati (DAQ) ≤ 100.000 campioni/sec/canale e registrare la SBG e la sonda laser segnali di corrente di modulazione dall'unità di acquisizione dati per ≥ 10 ms (oltre 4-6 GHz) utilizzando i dati scritti a casa programma di acquisizione.
  3. Visualize e analizzare lo spettro SBG.
    1. Carico i dati di misura registrati in 6.2.6 in un programma software computazionale.
    2. Convertire i valori correnti misurati sonda laser modulazione in frequenza della pompa-sonda detuning valori identificando questi valori della curva di calibrazione memorizzati in 6.1.5.
    3. Sottrarre al piano medio di rumore dallo spettro e visualizzare lo spettro SBG tracciando le misurazioni SBG contro la frequenza della pompa-sonda detuning valori.
    4. Fit lo spettro con una curva di Lorentzian. Per ipotesi iniziale dei parametri lorentziano, utilizzare l'ampiezza, la posizione di frequenza e la larghezza piena a metà del punto più alto dello spettro.
    5. Calcolare la shift di Brillouin e linewidth del campione testato recuperando la posizione di frequenza del massimo e larghezza piena a metà-massimo del fit lorentziano, rispettivamente.

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Representative Results

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Figure 2b e 3b visualizzare gli spettri di punto SBG tipico di acqua distillata e tessuto lipidico-emulsione fantasma campioni (con 2,25 eventi di scattering e un coefficiente di attenuazione di 45 cm-1) misurati all'interno di 10 ms e 100 ms, rispettivamente. Per confronto, abbiamo misurato gli spettri SBG in 10 s come indicato nelle figure 2a e 3a. In queste misure, la cella di vapore di rubidio-85 è stata riscaldata a 90 ° C per attenuare riflessioni randagi pompa di ~ 104 e la trasmissione > 95% della luce sonda; livelli che sono stati mantenuti stabili per sopra un h11. Inoltre, la risoluzione spaziale, definita qui come il laterale interi a mezzo massimo dello SBS intensità rilevata dal fuoco, è stato stimato essere circa 8 µm10. La media di che Brillouin sposta ottenuti dagli spettri acquisiti rapidamente in acqua e fantasmi del tessuto erano 5,08 e 5,11 GHz, rispettivamente. Queste stime di shift di Brillouin sono paragonabili a quelli calcolati da spettri registrati in 10 s e di Brillouin precedentemente pubblicati dati di acquoso campioni9,10,11. Gli inserti nelle figure mostrano istogrammi delle stime di shift di Brillouin Estratto da 200 misure successive degli spettri SBG. La precisione del shift Brillouin ottenuta è stata valutata in termini di deviazione standard di una distribuzione gaussiana, adatta per la distribuzione di shift di Brillouin osservata. Deviazioni standard di 8,5 MHz e 33 MHz sono stata ricavate i campioni fantasma acqua e tessuto, che rappresentano un'elevata precisione di misura per rilevare i cambiamenti sottili nella meccanica del materiale. Anche se il livello di potenza di pompa usato qui era alta (~ 250-270 mW), riscaldamento a causa dell'assorbimento di acqua a 780 nm è stata stimata per essere < 0,53 K e quindi può essere trascurata nei campioni acquosi utilizzati in questo lavoro10. Inoltre, è stata osservata nessuna instabilità a breve termine degli spettri SBG dei campioni d'acqua e lipido-emulsione durante 120 s dell'esposizione continua dei campioni a questi livelli di potenza.

Figure 2
Figura 2: stimolato di Brillouin guadagno (SBG) spettri di acqua. Spettri di SBG rappresentante d'acqua acquisito (un) 10 s e (b) 10 ms punti e linee continue indicano i valori di misura e si adatta lorentziano, rispettivamente. Inserti in mostrano corrispondenti istogrammi delle stime di shift di Brillouin di acqua. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3: stimolato di Brillouin guadagno (SBG) spettri di tessuto Phantoms. Spettri di SBG rappresentante dei fantasmi di tessuto lipidico-emulsione (con 2,25 eventi di scattering e un coefficiente di attenuazione di 45 cm-1) acquisito (un) 10 s e (b) 100 ms. punti e linee continue indicano i valori di misura e Lorentzian si adatta, rispettivamente. Inserti in mostrano corrispondenti istogrammi delle stime di shift di Brillouin del tessuto phantom. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Discussion

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Il sistema, illustrato nella Figura 1, è stato progettato per essere costruito su una breadboard 18'' x 24 ' che può essere montato verticalmente su un tavolo ottico, facilitando il posizionamento dei campioni acquosi. Di conseguenza, è importante fortemente stringere tutti gli elementi ottici e meccanici e assicurarsi che la pompa e sonda le travi sono collineari e concentrici con i vari elementi prima di illuminare il campione nella geometria fuori asse.

Difficoltà nell'osservare la Brillouin stimolato guadagno segnale possono verificarsi a causa di riflessioni eccessiva pompa randagi che maschera il guadagno di Brillouin debole di campioni acquosi (~ 10-6). Per affrontare queste difficoltà possibili, assicurarsi innanzitutto che la camera è posizionata il punto di fuoco congiunto della sonda e pompa lenti di messa a fuoco (L3 e L4, rispettivamente). Quindi, chiudere leggermente il diaframma (I) posizionato davanti alla cella di rubidio e/o tradurre leggermente lo specchio pieghevole del fascio pompa (M6) per eliminare ulteriormente rilevamento delle riflessioni di randagi pompa. Si noti che queste procedure saranno anche diminuire il segnale di Brillouin, ma possono fornire un punto di partenza migliore per la rilevazione del segnale di guadagno di Brillouin stimolato in acqua. Se il segnale non viene comunque rilevato, utilizzare metanolo o bisolfuro di carbonio, che hanno un significativamente più forte Brillouin guadagno di acqua8,10. In alternativa, per misure di campioni non-torbido, è possibile utilizzare più spesso vetro chambers (dieci volte il parametro confocal di L3/l4) che riducono sensibilmente il rilevamento delle riflessioni di randagi pompa.

Nel protocollo, abbiamo descritto le misure ad alta velocità degli spettri di stimolata Brillouin guadagno oltre 2 GHz. Per estendere le misure sopra una più grande larghezza di banda (ad esempio, nei campioni con turni di frequenza Brillouin multipli separati da > 1 GHz), è essenziale per produrre una curva di calibrazione della modulazione sonda corrente contro il detuning frequenza estesa gamma dei laser di pompa e sonda. Preferibilmente, questa curva deve essere corretto per la piccole non linearità della sweep di frequenza laser con modulazione corrente. In alternativa, sistemi per il monitoraggio rapido della frequenza di pompa-sonda detuning possono essere integrati per sostituire il contatore di frequenza a microonde (FC) nello spettrometro.

Il shift di Brillouin e linewidth misurato dall'installazione qui proposto può essere convertiti al materiale modulo complesso longitudinale GHz frequenze per un noto densità e indice di rifrazione del campione4. Come in spettroscopia Brillouin spontanea, altri elementi del tensore di rigidezza del materiale (ad es., modulo di taglio) potrebbero essere sondate usando la spettroscopia SBS rilevando luce sparsi in diversi angeli e Stati di polarizzazione della luce di pompa. Lo spettro di Brillouin esibirebbe quindi inferiore-a-rapporto segnale rumore (dovuto la più piccola efficienza di attraversamento dei fasci pompa e sonda nel campione10,11,12) e minore frequenza di Brillouin turni e linewidths (dovuta all'angolo di incrocio ridotta) rispetto a quelli ottenuti nella geometria quasi retrodiffusione. Di conseguenza, l'uso di laser con linewidths più stretto e più lunghi tempi di misurazione sarebbe necessario.

Per misure di spettri di Brillouin in campioni non-torbido, nostro attuale spettrometro SBS fornisce tempi di acquisizione che sono paragonabili a quelli ottenuti con VIPA spettrometri4 e che sono 100 volte più veloce di quelli raggiunti dalla vigente continuo-fluttui stimulated Brillouin scattering spettrometri (con sensibilità simile shift di Brillouin)9,10,11. Per misure di Brillouin in media torbido, il nostro strumento è in grado di acquisire spettri Brillouin di campioni torbidi con 2,25 eventi di scattering in un tempo più breve 100 ms, che è 3 volte più veloce rispetto a quella utilizzata da uno spettrometro VIPA con un multipass basati su Fabry-Perot Filtro di rifiuto di Rayleigh in campioni torbidi con 0,13 - 1,33 eventi13di scattering. A differenza di spettrometri VIPA, spettrometri di SBS non richiede alcun filtro di rifiuto Rayleigh specializzati e intrinsecamente fornisce eccellente contrasto, anche in campioni torbidi con scattering elastico forte10,11.

Lo spettrometro SBS attuale non ha ancora raggiunto il limite di colpo-rumore. Il rumore di spettrometro è dominato dal rumore di intensità in campioni non-torbido e da disturbi elettrici nel torbido media11. Di conseguenza, il rapporto segnale-rumore (e quindi il tempo di acquisizione) di SBG segnale è limitato. Per superare questa limitazione, un amplificatore a basso rumore elettrico prima della serratura-in rilevamento potrebbe essere utilizzato per ridurre ulteriormente il tempo di acquisizione degli spettri SBG in materiali di dispersione senza diminuire la sensibilità shift di Brillouin11. Inoltre, l'utilizzo di sorgenti laser shot-rumore-limitato con superiore rifiuto della luce in una geometria di retrodiffusione true randagi pompa aumenterebbe in modo ottimale il rapporto segnale-a-rumore dello spettrometro, consentendo tempi più brevi per la registrazione di spettri SBG con sensibilità alta shift di Brillouin11.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Acknowledgments

IR è grato alla Fondazione Azrieli per l'assegnazione di borse di studio dottorato di ricerca.

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

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References

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  14. Taking a Measurement with Your Computer. Available from: http://www.ni.com/webcast/1673/en (2014).
Ad alta velocità continuo-fluttui stimolato Brillouin Scattering spettrometro per analisi materiali
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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).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).

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