Yüksek hassasiyete sahip fotonik mikro sensör elektrik alan tespiti için geliştirilmiştir. Sensörü, dielektrik küre optik modları patlatır. Dış elektrik alan perturb onun optik modları vardiya giden küre morfolojisi değişimi. Elektrik alan kuvveti bu optik kaymalar takip edilerek ölçülür.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Galeri Modu Polimerik Mikro-optik Elektrik Alan Sensörleri Whispering Gelişimi
Bu makalede
Özet
Özet
Dielektrik mikro boşlukların optik modları geniş bir uygulama aralığında potansiyel için son yıllarda büyük ilgi aldık. Optik modlar sık (WGM) veya "morfolojisi bağımlı rezonanslar" (MDR) ve yüksek optik kalite faktörleri gösteren "galeri modları fısıldayan" olarak adlandırılır. Mikro-kavite optik rezonatörler Bazı önerilen uygulamalar spektroskopisi 1, mikro oyuk lazer teknolojisi 2, optik haberleşme 3-6 yanı sıra sensör teknolojisi bulunmaktadır. WGM tabanlı sensör uygulamaları biyoloji 7, iz gaz algılama 8 olanlar ve sıvılar 9 kirlilik algılama özelliği içerir. Mikroküre rezonatörler dayalı mekanik sensörler de kuvveti 10,11, basınç 12, hızlanma 13 ve duvar kayma gerilmesi 14 için olanlar dahil, ileri sürülmüştür. Günümüzde, bizim daha önceki araştırma konuların üzerine inşa bir WGM tabanlı elektrik alan sensörü, göstermekes 15,16. Bu sensör bir aday başvuru nöronal aksiyon potansiyelinin tespiti yer almaktadır.
Elektrik alan sensor çok-katmanlı polimerik mikroküre dielektrik dayanmaktadır. Dış elektrik alan elastik deformasyon giden küreler (electrostriction etkisi) yüzey ve cisim kuvvetleri indükler. Küre morfolojisi bu değişiklik, WGM vardiya yol açar. Elektrik alanı ile indüklenen WGM vardiya lazer ışığı tarafından kürelerin heyecan verici optik modlar tarafından sorgulandı. Dağıtılmış bir geribildirim Işık (DFB) lazer (~ 1.3 mikron nominal dalgaboyu) tek modlu optik fiber konik bir bölümünü kullanarak mikroküreler içine yan birleştiğinde olduğunu. Küre taban malzemesi polidimetilsiloksan (PDMS) 'dir. Üç mikrosfer geometrileri kullanılır: baz-to-sertleştirici karışım ve bir hacımsal oranı 60:1 ile (1) PDMS küre, 60:1 PDMS göbek ile (2), çok katmanlı küre, inci dielektrik sabiti arttırmak içinE küre, baryum titanat değişen miktarda (hacimce% 2 ila% 10) ve 60:1 PDMS bir dış tabaka ve ince bir tabaka ile kaplı (3) katı silika küre ile karıştırılır 60:1 PDMS bir orta tabaka Kürlenmemiş PDMS tabanı. Sensörün her tür, şevli fiber lazer ışık yüksek optik kalite faktörü WGM (S ~ 10 6), dış tabakası içine bağlanmıştır. Mikrosferler elektrik alanı için kendi duyarlılığını artırmak için ~ 1 PD / m arasında elektrik alan bir kaç saat için kutupludur edilir.
Protokol
1. PDMS Microsphere Hazırlama (Küre I)
- Polidimetilsiloksan (PDMS) taban ve sertleştirici 60:1 arasında bir hacim oranında karıştırılır.
- Silika fiber optik bir iplikçik, yaklaşık 2 cm uzunluğunda, ilk optik striptizci kullanarak plastik kaplama arındırılır.
- Lif bir ucu ısıtılır ve uç çapı içinde ~ 25-50 mikron olan bir kök uç sağlamak için gerilir.
- Fiber uç gerilmiş yaklaşık 2-4 mm'lik bir uzunluk ile PDMS karışım içine daldırılır ve sonra da dışarı çekilir.
- PDMS karışımın yüzey gerilimi ve ağırlık silis elyaf ucunda bir küre oluşumuna izin verir. Kürenin boyutu uzunluk ve daldırma çıkarma hızı ile kontrol edilir.....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
Işık ile seyahat optik yol uzunluğu lazer dalga boyunun katları tamsayı olduğunda kürenin bir optik modu (WGM) lazer ışığı ile heyecanlı. Şekil 3'te gösterilen düzenleme için, optik yol uzunluğu, sırasıyla, n ve r kürenin kırılma endeksi ve yarıçapının 2πrn, vardır. Geometrik optik yaklaşımı kullanarak, WGM koşulu sağlandığında 2πrn = lλ l bir tamsayıdır ve λ lazerin dalga boyu olduğu. DFB lazer küçük bir dalga boyu aralığında ayarlanmış gibi, di.......
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
Küreler başlangıçta bir DC yüksek gerilim kaynağına elektrotlar bağlayarak kutupludur edilir. Poling süresinin sonunda, elektrot potansiyel DC gerilim kaynağı ile kesilmiş ve Şekil 4 içinde gösterildiği gibi bir fonksiyon jeneratörü bağlanır. Sonuçları pozitif ve negatif elektrik alanlar (poling yönüne göre) sırasıyla küre uzama ve sıkıştırma yol açtığını 8 gösterisi ile Şekil 5'te sunulmuştur. Tek katmanlı 60:1 PDMS olduğunu Küre Ben, 1.7 pm / (kV / m) bir elektrik.......
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Biz ifşa etmek başka bir şey var.
Teşekkürler
Bu araştırma Entegre Fotonik Mühendisliği Araştırma (cipher) proje yöneticisi olarak Dr J. Scott Rogers ile programda Merkezleri altında ABD Savunma Bakanlığı İleri Araştırma Projeleri Ajansı tarafından desteklenmektedir. Bu raporda yer alan bilgiler mutlaka pozisyon veya ABD Hükümeti ve resmi ciro politikası sonucuna varılamaz yansıtmamaktadır.
....Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Şirket | Katalog numarası | Yorumlar (isteğe bağlı) | |
| PDMS | Dow Corning | Sylgard 184 | |
| Silika lif | Fiber Enstrüman Satış | E-37AP15-FIS | |
| Baryum Titanat (BaTiO 3) nanopartiküller | Sigma Aldrich | 467634-100G | |
| Lazer Denetleyicisi | ILX Lightwave | LDC-3724B | |
| DFB Lazer | Agere | Agere 2300 | 1.310 mikron merkez dalgaboyu |
| Photodiode | Thorlabs | PDA10CS | |
| A / D kart | National Instruments | PXI 6115 |
Kaynaklar
- von Klitzing, W. Tunable whispering gallery modes for spectroscopy and CQED experiments. New journal of physics. 3, 14.1-14.14 (2001).
- Cai, M., Painter, O., Vahala, K. J., Sercel, P. C. Fiber-coupled microsphere laser. Optics letters. 25 (19), 1430-1432 (2000).
- Tap....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
