Name: Silika Ultra Yüksek Kalite Faktörü Microresonators Fabrikasyon (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-07-02T08:04:00.000+00:00
Duration: 7 min 51 s
Description: Öğrenin, CO2 lazer reflow tekniğiyle ultra yüksek kalite faktörlü silika mikroresonatör ve mikrotoroid üretimini. Bu yöntem, telekomünikasyon ve biyodeteksiyon uygulamaları için uzun foton ömrü sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

A. Maker Annenberg Vakfı Doktora Araştırma Bursu tarafından desteklenen ve bu çalışma, Ulusal Bilim Vakfı [085.281 ve 1.028.440] tarafından desteklenmiştir.

1. Microsphere Fabrikasyon <ol><li> Bir ucundan optik lif, şerit ~ 1.5 &#39;kaplama küçük bir miktarda (yaklaşık 5 inç) seçmek ve metanol veya etanol (Şekil 1a, b) aşağıdakilerin ikisinden biri ile temizlenir. </li><li> Bir fiber optik satırla Varsa, çatlatma sonu. Mevcut değilse, tel kesme veya ~ 0.5 &quot;bırakılır böyle makasla kesti. Bir fiber optik cleaver kullanmanın avantajı Şekil 1b olarak çok düzgün, düzgün kesme üretmesidir. Bir kesiden Aşırı pürüzler veya kusurlarına neden olabilir Ortaya çıkan kürelerin kalite faktörü düşürücü düzensiz akar. </li><li> Için bir ~ 500uM çapı spot büyüklüğü odaklı CO2 lazer gücü 3W temizlenmiş fiber sonuna Açığa ~ 1 saniye (Şekil 1c, d, e). Bu çapa küreler ~ 200μm üretir; Bununla birlikte, boyutu fiber optiğin çapı artan ya da azalan tarafından ayarlanabilir. Biraz b de lazer yoğunluğu olabilir ayarlayarakakıtacak daha büyük veya daha küçük küreler için gerekli e. </li></ol> 2. Microtoroid Fabrikasyon <ol><li> Tasarım ve seçtiğiniz aralığı ve çapı, karanlık, katı daireli bir photomask olun. Bu üretilen toroidler maske daireler 25-30% daha küçük olacağını dikkate almak önemlidir. Örneğin, 100 mikron arasında bir çapa sahip katı bir daire yaklaşık 75 mikron arasında bir çapa sahip bir toroid üretecektir. Ayrıca, her bir daire arasında ve uzayın en az 5mm çevrelerin diziler arasında ve maske kenarlarında boşluk en az 1-2mm bırakmanız önerilir. Örnek gofret dikkatlice cımbız ile ele alınması gerektiğinden, bu toroidler zarar vermeden kavrama cımbız için alan bırakmak önemlidir. Ayrıca, ilave alan nihai cihazlar içine çift ışık konik bir optik lif için oda sağlar, ve numuneler daha kolay bir şekilde daha küçük dizileri halinde kesilmesini sağlar. Bu işlem için, biz 160 mikron di sıraları ile bir maske kullanılırçevrelerin her satır arasındaki boşluk ~ 5mm ile ayrı ameter daireler ~ 1mm. Bitmiş toroidler çapı yaklaşık 110 mm&#39;dir. </li><li> Termal yetiştirilen bir silika 2 mikron kalınlığında bir tabaka ile silikon gofret ile başlayın. Cleave gofret fotolitografi maskesi üzerinde istenilen microdisk kalıplarına uydurmak için, ışığa dayanıklı kenar boncuk yer bırakarak. Fabrikasyon başında, genellikle silikon yonga plakalarının daha büyük parçaları (~ birkaç cm x kaç cm) çevrelerin etch çeşitli diziler için en uygun olduğunu unutmayın. Büyük gofret fotolitografi ve bir defada daha fazla numune aşınmasından BOE, izin ve daha kolay cımbız ile işlenir. Daha sonra, XeF 2 aşındırma aşamasından önce, daha hızlı, daha düzgün XeF 2 dağlama izin çatlatma küçük diziler içinde büyük gofret tavsiye edilir. </li><li> Bir fumehood olarak, aseton, metanol, izopropanol ve deiyonize su ile durulanması ile gofret iyice temizlenir. Örnekleri bir azot veya filtrelenmiş ait kullanarak kurutun üfleyinressed hava tabancası ve sıcak bir tabağa yerleştirin kuruması için en az 2 dakika boyunca 120 ° C olarak ayarlanır. </li><li> Gofret serin icar sonra, bir çözücü / yanıcı fumehood yerleştirin ve buhar biriktirme yöntemi kullanılarak 2 dakika HMDS maruz. Basit bir buhar biriktirme yöntemi: Küçük bir 10ml beherdeki HMDS&#39;nin birkaç damla damlatın ve sonra buharı tutmak için büyük bir cam kap ile gofret ve küçük ölçek kapsamaktadır. </li><li> Uygun boyutta bir montaj ile bir değer bir örnek koyun. Bir damlalıklı şişe veya şırınga ve filtre kullanarak, örnek rezist geçerlidir. 3000rpm az 45 saniye takip 500rpm az 5 saniye, her numune üzerine kat S1813 fotorezist Spin. Gofret kenarı boncuk desen karışmaz böylece yeterince büyükse Kenar boncuk çıkarılması gerekli değildir. </li><li> Yumuşak fırında 95 azından bir sıcak plaka üzerinde ışığa ° C de 2 dakika. </li><li> UV maske hizalama ve istenilen photomask kullanarak, için heba kaplı örnekleri ortayaUV radyasyon 80mJ/cm 2 toplam. </li><li> UV ışınlarına maruz kalmış ışığa çıkarmak için MF-321 geliştirici örnekleri daldırın. Gelişmekte iken fotorezist gofret kaldırılır ve çözünmüş olarak, yakından izliyorum. Bu ışığa üniform kaldırılır sağlamak için bu işlem sırasında sürekli olarak swish / kabı karıştırılmaya önemlidir. Verilen parametreler için, ışığa yaklaşık 30 saniye geliştirmek için alır. </li><li> En istenmeyen fotorezist geliştiricisi çözünmüş zaman, akan su altında iyice durulayın örnekleri, hafifçe bir azot veya hava tabancası kullanarak örnekleri kurutma makinesiyle kurutabilir ve tüm istenmeyen fotorezist kaldırıldı sağlamak için bir mikroskop ile inceleyecektir. Gerekirse, örnekler geliştirici tekrar dalmış olabilir, ancak bir arzu fotorezist desenleri de zarar verebileceğinden örnekleri overdevelop için dikkatli olmalıdır. Istenilen desen hasarlı veya kusurlu ise (, heba olabiliraseton ve adımları 2,1-2,9) tekrar tekrar edilebilir ile kaldırıldı. </li><li> Geliştirdikten sonra, iyice akan su örneklerde yıkayın, hafifçe kurulayın örnekleri darbe ve sabit 110 sıcak bir tabağa fırında 2 dakika ° C. Bu adım, gelişmekte işlemi sırasında ışığa ve kısmen tamir pürüzlülüğü Yeniden akıtılan, onun cam geçiş sıcaklığı yukarıda fotorezist ısıtır. </li><li> Teflon kaplarda ve gerekli koruyucu ekipman kullanımı, geliştirilmiş tamponlanmış oksit asitlenmesi (BOE) örneklerde batırmayın. BOE silikon (Şekil 2a-c) dairesel silika yastıkları oluşturmak için ışığa kapsamında değildir silika etches HF içerir. Geliştirilmiş tamponlu HF çıkan silika çevrelerinde düzgün bir aşındırma, minimize pürüzlülüğü üretir. O HF% 49 HF ile başlayan tamponlu karıştırmak için mümkün olsa da, bu tipik olarak sadece küçük miktarlarda yapılan son derece değişken sonuçlara yol açabilir. </li><li> Yaklaşık 15-20 dakika (d sonrakalıpları, örnek boyutları ve numune sayısı) üzerine epending, teflon cımbız kullanarak BOE gelen örnekleri çıkarın. Dikkatle su, çalışan örnekleri durulayın. Örnekleri hidrofobik olunca silika kaldırılmıştır. </li><li> , Yakma durulama ve numuneler kurutulduktan sonra, optik bir mikroskop kullanarak onları kontrol edin. Istenilen desen tamamen kazınmış olan ve istenmeyen tüm silika kaldırılmıştır emin olun. Gerekirse, daha fazla gravürü için BOE için örnekleri dönün. Bir örnek overetch için dikkatli olmalı, ya da ışığa altında dairesel model hasar görebilir. </li><li> Bir kez BOE aşındırma tamamlandığında, iyice deiyonize su örnekleri durulayın ve kurulayın darbe. Örnekleri silikon büyük parça üzerinde ise, o da onları (bir dicing testere veya elmas çizici kullanarak) silika çevrelerin tek tek satırları daha küçük parçalar halinde kesilmiş tavsiye edilir. Çevrelerin Bireysel satır XeF daha hızlı ve düzgün kazınmış olan2 aşındırma adım (2.16). Kesme tarafından üretilen silikon toz sonraki adımda temizlik sırasında kaldırılır. </li><li> Aseton, metanol, izopropanol ve deiyonize su ile durulanması ile ışığa kaldırmak ve en az 2 dakika boyunca 120 ° C&#39;de sıcak plaka üzerinde, bir nitrojen tabanca ve ısıtma kullanılarak örnek kurutun. </li><li> Bir XeF 2 etcher kullanılarak, silika microdisks (Şekil 2B-f) oluşturmak üzere, dairesel silika pedler altında silikon undercut. Kazınmış miktarda elde microdisk en direği olarak optik bir mikroskop ile inceleme ile belirlenen toplam disk çapı, yaklaşık 1/3-1/2 olacak şekilde, yaklaşık 1/3 silika çemberin büyüklükte olmalıdır. XeF 2 darbelerinin sayısı ve her darbenin süresi haznesi ve kullanılan XeF 2 etcher tipinde silikon miktarına bağlı olarak değişir. </li><li> XeF 2 aşındırma sonra, yaklaşık 1 odaklanmış bir CO2 lazer ışınına maruz örnekleri~ 3 saniye ya da pürüzsüz toroid kadar 2W yoğunluğu (2g-i Şekil) oluşur. Diskin tam boyut ve XeF 2 miktarı undercut, biraz daha yüksek veya daha düşük bir yoğunluğu ve maruz kalma süresine bağlı olarak, bir microtoroid oluşturmak için gerekli olabilir. Bu silika microdisk düz, dairesel microtoroid oluşturacak şekilde, lazer ışını ve microdisk merkezinde hizalanmış olması önemlidir. </li></ol> 3. Temsilcisi Sonuçlar Mikroküre ve microtoroid aygıtları, optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (Şekil 1d, e ve Şekil 2h, i) hem kullanılarak görüntülenebilir. Tüm görüntüler, cihaz yüzeyinin bütünlüğü açıkça bellidir. Ayrıntılı bir yaklaşım ultra-yüksek-Q cihazlar oluşturur doğrulamak için, biz de bir çizgi kalınlığı (Δλ) ölçümü yapan ve yüklü hesaplayarak çeşitli aygıtları Q faktörü karakterizeSoru basit bir ifade ile: Q = λ / Δλ = ωτ, burada λ = rezonans dalga boyu, ω = frekans ve τ = foton ömrü. Daha önce ayrıntılı prosedürler 1,9 ve çeşitli cihazların bir karşılaştırma grafiği kullanılarak üretilen her aygıt için temsili spektrumları Şekil 3 &#39;de gösterilmiştir. Tüm cihazların kalite faktörleri çoğunluğu 100 milyon üzerinde olması ile, yukarıda 10 milyon vardır. Mikroküre spektrumu hafif saat yönünde veya saat yönünün tersine yayılan optik modu birine birleştiğinde belirten tek bir rezonans oldu. Ancak, toroid spektrumu aynı anda saat yönünde ve saat yönünün tersine modları içine birleştiğinde o ışık gösteren, bölünmüş bir rezonans sergiledi. Kaplin yerinde hafif bir kusur olduğunda bu olay meydana gelir. Bir çift-Lorentz için tayfı takılması ile, iki moddan Q faktörü tespit edilebilir. Bölünmüş rezonans fenomenna küre ve toroid rezonatörler hem de oluşabilir, ancak kusurları daha duyarlıdırlar ve küre göre daha az optik modlar olduğu gibi daha sık toroidler görülmektedir. <img src="/files/ftp_upload/4164/4164fig1.jpg" alt="Şekil 1"/> Mikroküre boşluğu üretim süreci Şekil 1. Akış çizelgesi. a) Rendering ve bir temizlenmeli ve parçalanabilen fiber optik b) optik mikrografı. c) Rendering, d) optik mikroskop ve e) rezonatör bir microspere elektron mikroskobu tarama. <img src="/files/ftp_upload/4164/4164fig2.jpg" alt="Şekil 2"/> Microtoroid boşluğu üretim süreci Şekil 2. Akış çizelgesi. a) Rendering, b) üst görünüm optik mikrograf ve c) fotolitografi ve BOE gravür tarafından tanımlanan dairesel oksit yüzeyi, elektron mikroskobu tarama yan görünümü. BOE oluşturduğu oksit hafif bir kama şeklinde not edin. d) Rendering, e) üst görünümoptik mikrograf ve f) XeF 2 aşındırma aşamasından sonra oksit pad elektron mikroskobu tarama yan görünümü. Oksit diski kama şekilli periferi muhafaza dikkat ediniz. microtoroid boşluğuna elektron mikroskobu tarama g) Rendering, h) üst görünüm optik mikrograf ve i) yan görünümü. <img src="/files/ftp_upload/4164/4164fig3.jpg" alt="Şekil 3"/> Şekil 3. A) mikroküre ve çizgi kalınlığı ölçüm yöntemi kullanılarak belirlenen b) microtoroid rezonans kaviteler Temsilcisi kalite faktörü spektrumları. Çok yüksek Q cihazlar, bir ışık, küçük bir defekt yansıyan ve saat yönünde ve saat yönünün tersine her iki yönde dolaşır olduğu, mod-bölme veya bir çift tepe gözlemleyebiliriz. c) Birkaç mikroküre ve microtoroid rezonans boşluklarının Q faktörleri gösteren Karşılaştırma grafiği. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/4164/4164fig3large.jpg" target="_blank">büyük rakam için buraya tıklayın</a> . Şekil 4. CO2 lazer reflow şematik set-up. CO 2 lazer ışını (katı mavi çizgi) yansır ve örnek odaklanmıştır. Bu 10.6 mikron / 10.6 mikron iletir ve 633 nm yansıtan 633 nm ışın birleştirici, geçer. Kiriş birleştiricinin off örnek optik sütun görüntüleri yansıması, bu nedenle görüntü biraz kırmızı. Bu kurulum için gerekli olan parçaların bir listesi Tablo 4&#39;te yer almaktadır. <img src="/files/ftp_upload/4164/4164fig5.jpg" alt="Şekil 5,"/> Şekil 5. Yanlış a) mikroküre ve b) microtoroid rezonans kaviteler reflowed. Demeti içinde yanlış yerleşimi nedeniyle, cihaz mal-oluşmuştur. c) bir düşük photomask ya da zayıf litografya bir sonucu olarak, toroid ay şekilli olup.

<ol><li>Armani, D. K., Kippenberg, T. J., Spillane, S. M., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-high-Q+toroid+microcavity+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Ultra-high-Q toroid microcavity on a chip.</a> Nature. 421, 925-928 (2003).</li>
<li>Gorodetsky, M. L., Savchenkov, A. A., Ilchenko, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultimate+Q+of+optical+microsphere+resonators%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Ultimate Q of optical microsphere resonators.</a> Optics Letters. 21, 453-455 (1996).</li>
<li>Armani, A. M., Kulkarni, R. P., Fraser, S. E., Flagan, R. C., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-Free%2C+Single-Molecule+Detection+with+Optical+Microcavities%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Label-Free, Single-Molecule Detection with Optical Microcavities.</a> Science. 317, 783(2007).</li>
<li>Choi, H. S., Ismail, S., Armani, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studying+polymer+thin+films+with+hybrid+optical+microcavities%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Studying polymer thin films with hybrid optical microcavities.</a> Optics Letters. 36, 2152-2154 (2011).</li>
<li>Aoki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+strong+coupling+between+one+atom+and+a+monolithic+microresonator%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Observation of strong coupling between one atom and a monolithic microresonator.</a> Nature. 443, 671-674 (2006).</li>
<li>Hsu, H. -S., Cai, C., Armani, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-low+threshold+Er%3AYb+sol-gel+microlaser+on+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Ultra-low threshold Er:Yb sol-gel microlaser on silicon.</a> Optics Express. 17, 23265(2009).</li>
<li>Zhu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-chip+single+nanoparticle+detection+and+sizing+by+mode+splitting+in+an+ultrahigh-Q+microresonator%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Photonics%22%5BJournal%5D)">On-chip single nanoparticle detection and sizing by mode splitting in an ultrahigh-Q microresonator.</a> Nature Photonics. 4, 46-49 (2009).</li>
<li>Zhang, X., Choi, H. -S., Armani, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultimate+quality+factor+of+silica+microtoroid+resonant+cavities%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Ultimate quality factor of silica microtoroid resonant cavities.</a> Applied Physics Letters. 96, 153304(2010).</li>
<li>Vernooy, D. W., Ilchenko, V. S., Mabuchi, H., Streed, E. W., Kimble, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Q+measurements+of+fused-silica+microspheres+in+the+near+infrared%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">High-Q measurements of fused-silica microspheres in the near infrared.</a> Optics Letters. 23, 247-249 (1998).</li>
<li>Saleh, B. E. A., Teich, M. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSaleh%2C+BEA+%22Fundamentals+of+Photonics%22">Fundamentals of Photonics</a>. , 2nd edn, Wiley-Interscience. (2007).</li>
<li>Ilchenko, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crystal+quartz+optical+whispering-gallery+resonators%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Crystal quartz optical whispering-gallery resonators.</a> Optics Letters. 33, 1569-1571 (2008).</li>
<li>Soteropulos, C., Hunt, H., Armani, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+binding+kinetics+using+whispering+gallery+mode+microcavities%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Determination of binding kinetics using whispering gallery mode microcavities.</a> Applied Physics Letters. 99, 103703(2011).</li>
<li>Barclay, P. E., Srinivasan, K., Painter, O., Lev, B., Mabuchi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integration+of+fiber-coupled+high-Q+SiNx+microdisks+with+atom+chips%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Integration of fiber-coupled high-Q SiNx microdisks with atom chips.</a> Applied Physics Letters. 89, (2006).</li>
<li>Srinivasan, K., Painter, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mode+coupling+and+cavity-quantum-dot+interactions+in+a+fiber-coupled+microdisk+cavity%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review.+A%22%5BJournal%5D)">Mode coupling and cavity-quantum-dot interactions in a fiber-coupled microdisk cavity.</a> Physical Review. A. 75, (2007).</li>
<li>Xu, Q. F., Lipson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-optical+logic+based+on+silicon+micro-ring+resonators%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">All-optical logic based on silicon micro-ring resonators.</a> Optics Express. 15, 924-929 (2007).</li>
<li>Martin, A. L., Armani, D. K., Yang, L., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Replica-molded+high-Q+polymer+microresonators%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Replica-molded high-Q polymer microresonators.</a> Optics Letters. 29, 533-535 (2004).</li>
<li>Chao, C. Y., Guo, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+microring+resonators+fabricated+by+nanoimprint+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vacuum+Science+Technology+B%22%5BJournal%5D)">Polymer microring resonators fabricated by nanoimprint technique.</a> Journal of Vacuum Science Technology B. 20, 2862-2866 (2002).</li>
<li>Armani, A. M., Armani, D. K., Min, B., Vahala, K. J., Spillane, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-high-Q+microcavity+operation+in+H2O+and+D2O%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Ultra-high-Q microcavity operation in H2O and D2O.</a> Applied Physics Letters. 87, 151118(2005).</li>
<li>Kovacs, G. T. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKovacs%2C+GTA+%22Micromachined+Transducers+Sourcebook%22">Micromachined Transducers Sourcebook</a>. , McGraw Hill. (1998).</li>
<li>Kovacs, G. T. A., Maluf, N. I., Petersen, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bulk+Micromaching+of+Silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+IEEE%22%5BJournal%5D)">Bulk Micromaching of Silicon.</a> Proceedings of the IEEE. 86, 1536-1551 (1998).</li>
</ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Herhangi bir optik yapısı olduğu gibi, üretim sürecinin her aşamasında temiz tutmak önem taşımaktadır. Litografi ve uydurmalarla konuda yazılmış çok sayıda kitap var gibi, aşağıdaki önerileri kapsamlı olmalı, ancak araştırmacılar karşılaştıkları daha yaygın sorunları birkaç vurgulamak için değildir. 19-20 Microtoroid çevresindeki bir homojenlik başlangıç ​​diskin yeknesaklık göre belirlenmesinden dolayı, bu kalıp çok dairesel disk için çok önemlidir. Microtoroid özgü ortak sorunla...

<table border="1"><tbody><tr><td> Bölümünün adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td><td> Yorumlar </td></tr><tr><td> Fiber scribe </td><td> Newport </td><td> F-RFS </td><td> Isteğe bağlı </td></tr><tr><td> Fiber optik </td><td> Newport </td><td> F-SMF-28 </td><td> Optik lif herhangi bir tür kullanılabilir. </td></tr><tr><td> Fiber kaplama striptizci </td><td> Newport </td><td> F-STR-175 </td><td> Tel soyucu de kullanılabilir </td></tr><tr><td> Etanol </td><td> Herhangi bir satıcı </td><td> Solvent seviyesi saflık </td><td> Metanol veya izopropanol ikamelerdir </td></tr></tbody></table> Tablo 1. Microsphere Fabrikasyon Malzeme. <table border="1"><tbody><tr><td> Reaktif Adı </td><td> Şirket </td><td> &lt;strong&gt; Katalog numarası </td><td> Yorumlar </td></tr><tr><td> 2μm termal yetiştirilen silika ile Silikon gofret </td><td> WRS Malzemeleri </td><td> n / a </td><td> Biz içsel 8, &lt;100&gt;, 4 &quot;çap kullanılabilir </td></tr><tr><td> HMDS (heksametildisilazan) </td><td> Aldrich </td><td> 440191 </td><td></td></tr><tr><td> Rezist </td><td> Shipley </td><td> S1813 </td><td></td></tr><tr><td> Geliştirici </td><td> Shipley </td><td> MF-321 </td><td></td></tr><tr><td> Geliştirilmiş - HF Tamponlu </td><td> Transene </td><td> n / a </td><td> Geliştirilmiş tamponlanmış HF düz BOE veya HF daha etch daha pürüzsüz, daha iyi kalite verir </td></tr><tr><td> Aseton, metanol, izopropanol </td><td> Herhangi bir satıcı </td><td> % 99.8 saflıkta </td><td></td></tr></tbody></table> Tablo 2. MICRotoroid Fabrikasyon Malzeme. <table border="1"><tbody><tr><td> Ekipman Adı </td><td> Üretici </td><td> Katalog numarası </td><td> Yorumlar </td></tr><tr><td> Spinner </td><td> Solitec </td><td> 5110-ND </td><td> Herhangi bir spinner kullanılabilir. </td></tr><tr><td> Aligner </td><td> Süß Microtec </td><td> MJB 3 </td><td> Herhangi bir hizalama kullanılabilir. </td></tr><tr><td> XeF 2 yakıcısı </td><td> Gelişmiş Haberleşme Devices, Inc </td><td> # ADCETCH2007 </td><td></td></tr></tbody></table> Tablo 3. Microtoroid İmalat Ekipmanları. <table border="1"><tbody><tr><td> Bölümünün adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td><td> Yorumlar </td></tr><tr><td> CO 2 </sub&gt; Lazer </td><td> Synrad </td><td> Series 48 </td><td></td></tr><tr><td> 3-Eksen aşamasında </td><td> OptoSigma </td><td> 120-0770 </td><td> Hem de diğer üreticilerin mevcuttur. </td></tr><tr><td> Si Reflektör 1 &quot;çap) </td><td> II-VI </td><td> 308325 </td><td> Hem de diğer üreticilerin mevcuttur. </td></tr><tr><td> Kinematik gimbal montaj (Si reflektör için) </td><td> Thor Labs </td><td> KX1G </td><td> Hem de diğer üreticilerin mevcuttur. </td></tr><tr><td> Işın birleştirici (1 &quot;çap) </td><td> Meller Optik </td><td> L19100008-B0 </td><td> Hem de diğer üreticilerin mevcuttur. </td></tr><tr><td> 4 &quot;Odak uzunluğu Lens (1&quot; çap) </td><td> Meller Optik veya II-VI </td><td></td><td> Gibi başka satıcılardan alınabilen yanı </td></tr><tr><td> Çeşitli mesaj, objektif bağlar </td><td> Thor Labs, Newport, Edmund Optik veya Optosigma </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Yakınlaştırma 6000 makine görme sistemi </td><td> Navitar </td><td> n / a </td><td> Gerçek zamanlı görüntüleme için jenerik USB kamera ve bilgisayar gerektirir. Bu bir kit olarak satın alınmaktadır. </td></tr><tr><td> Yakınlaştırma 6000 sistemi için Focuser </td><td> Edmund Optik </td><td> 54-792 </td><td> Hem de diğer üreticilerin mevcuttur. </td></tr><tr><td> Yakınlaştırma 6000 XZ Eksen Pozisyonerler </td><td> Parker Daedal </td><td> CR4457, CR4452, 4499 </td><td> CR4457 X-ekseni ise, CR4452 Z ekseni ise, 4499 dirseği monte edilir. </td></tr></tbody></table> Tablo 4. CO 2 Lazer Reflow Set-up.

silika ultra yüksek kalite faktörü microresonators fabrikasyon

Fabrication of Silica Ultra High Quality Factor Microresonators

Fısıltı galerisi rezonans boşlukları, ışığı çevrelerindeki dairesel yörüngelerde hapseder.1-2 Boşluğun kalite faktörü (Q) ile nicelendirilen foton depolama ömrü, Q faktörü 100 milyonun üzerindeki boşluklar için 500ns'nin üzerine çıkabilir. Düşük malzeme kayıpları sayesinde silika mikroboşluklar, bugüne kadarki en uzun foton ömürlerinden bazılarını sergilemiştir1-2. Dolaşan ışığın bir kısmı rezonatörün dışına taştığı için, bu cihazlar aynı zamanda çevreyi incelemek için de kullanılabilir. Bu etkileşim; tek molekül biyodeteksiyonu ve antikor-antijen kinetiği gibi biyolojideki çok sayıda deneyin yanı sıra, ultra düşük eşikli mikrolazerlerin geliştirilmesi, ince filmlerin karakterizasyonu ve boşluk kuantum elektrodinamiği çalışmaları gibi diğer alanlardaki keşiflere olanak sağlamıştır.3-7
İki temel silika rezonans boşluğu geometrisi mikroküre ve mikrotoroiddir. Her iki cihaz da ultra yüksek Q faktörlerine (Q&gt;100 milyon) ulaşmak için bir karbondioksit lazer yeniden eritme adımına dayanır.1-2,8-9 Bununla birlikte, iki yapı arasında birkaç belirgin fark vardır. Silika mikroküreler tek bir optik fiber tarafından desteklenen serbest duran yapılardır, oysa silika mikrotoroidler litografi ve aşındırma adımlarının bir kombinasyonu kullanılarak bir silikon gofret üzerinde büyük diziler halinde üretilebilir. Bu farklılıklar, belirli bir deney için hangi cihazın optimal olduğunu etkiler.
Burada, her iki rezonans boşluğu tipi için ayrıntılı üretim protokollerini sunuyoruz. Mikrosfer rezonans boşluklarının üretimi oldukça basitken, mikrotoroid rezonans boşluklarının üretimi ek uzmanlaşmış ekipman ve tesisler (temiz oda) gerektirmektedir. Bu nedenle, bu ek gereksinim, belirli bir deney için hangi cihazın seçileceğini de etkileyebilir.
Giriş
Bir optik rezonatör, cihazın rezonans dalga boyları olarak bilinen belirli dalga boylarındaki ışığı etkili bir şekilde hapseder. 1-2 Bu optik rezonatörler için yaygın kullanılan başarı ölçütü, kalite faktörü veya Q'dur. Bu terim, rezonatör içindeki foton ömrünü (τo) tanımlar ve bu ömür, rezonatörün optik kayıplarıyla doğrudan ilişkilidir. Bu nedenle, yüksek Q faktörüne sahip bir optik rezonatör; düşük optik kayıplara, uzun foton ömürlerine ve çok düşük foton bozunma hızlarına (1/τo) sahiptir. Uzun foton ömürlerinin bir sonucu olarak, bu cihazlarda son derece yüksek dolaşan optik alan yoğunlukları oluşturmak mümkündür. Bu oldukça benzersiz özellik, bu cihazların lazer kaynakları ve entegre biyosensörler olarak kullanılmasına olanak sağlamıştır.10
Rezonatörlerin benzersiz bir alt sınıfı, fısıltı galerisi modlu optik mikrokoviteleiridir. Bu cihazlarda ışık, çevre kısımdaki dairesel yörüngelere hapsedilir. Bu nedenle alan, cihaz içinde tamamen hapsedilmez, bunun yerine çevreye doğru sönümlenir. Fısıltı galerisi modlu optik koviteleler, bugüne kadar herhangi bir optik rezonans kovitesinin sahip olduğu en yüksek kalite faktörlerinden bazılarını sergilemiştir.9,11 Bu nedenle, bu cihazlar temel fizik çalışmalarından telekomünikasyona ve biyobelirleme deneylerine kadar bilim ve mühendisliğin her alanında kullanılmaktadır. 3-7,12
Optik mikrokaviteler, geniş bir malzeme yelpazesinden ve çok çeşitli geometrilerde üretilebilir. Bazı örnekler arasında silika ve silikon mikrotoroidler; silikon, silikon nitrür ve silika mikrodiskler; mikrosütunlar ile silika ve polimer mikrohalkalar yer almaktadır.13-17 Kalite faktörü (Q) aralığı, geometri kadar dramatik şekilde değişiklik gösterir. Her ne kadar geometri ve yüksek Q her alanda önemli hususlar olsa da, birçok uygulamada cihaz performansını Q artırımı yoluyla yükseltmek çok daha etkili bir yöntemdir. Daha önce ayrıntıları verilen çok sayıda seçenek arasında, silika mikroküre ve silika mikrotoroid rezonatörler bugüne kadarki en yüksek Q faktörlerinden bazılarına ulaşmıştır.1,9 Ayrıca, silikanın görünür bölgeden yakın-IR bölgesine kadar olan aşırı düşük optik kaybı sonucunda, hem mikroküreler hem de mikrotoroidler Q faktörlerini geniş bir test dalga boyu aralığında koruyabilmektedir.18 Son olarak, silika doğası gereği biyouyumlu olduğundan, biyodeteksiyon deneylerinde rutin olarak kullanılmaktadır.
Yüksek malzeme absorbsiyonunun yanı sıra, yüzey pürüzlülüğü, radyasyon kaybı ve kontaminasyon kaybı dahil olmak üzere birkaç potansiyel kayıp mekanizması daha mevcuttur.2 Cihaz boyutunun optimizasyonu yoluyla, cihaz içindeki zayıf optik alan sınırlamasından kaynaklanan radyasyon kayıplarını ortadan kaldırmak mümkündür. Benzer şekilde, bir cihaz uygun şekilde temiz bir ortamda saklanarak yüzey kontaminasyonu minimize edilebilir. Bu nedenle, malzeme kaybına ek olarak, yüzey saçılması temel kayıp mekanizmasıdır.2,8
Silika cihazlarda, yüzey gerilimi ile tetiklenen geri akış yoluyla silikayı eriten bir lazer geri akış tekniği kullanılarak yüzey saçılması minimize edilir. Küresel optik rezonatörler uzun yıllardır incelenmiş olsa da, araştırmacıların silikon bir altlık üzerinde yüksek kaliteli silika optik toroidal mikrorezonatörler (Q&gt;100 milyon) üretilmesini sağlayan üretim teknolojilerindeki son gelişmeler, mikroakışkanlar ile entegrasyonun önünü açmıştır.1
Bu protokol serisi, hem silika mikroküre hem de mikrotoroid rezonans boşluklarının nasıl üretileceğini ayrıntılı olarak açıklamaktadır. Silika mikroküre rezonans boşlukları oldukça iyi bilinen yapılar iken, mikrotoroid rezonans boşlukları yakın zamanda icat edilmiştir.1 Mikroküre üretiminde kullanılan temel yöntemlerin birçoğu, daha karmaşık olan mikrotoroid üretim prosedüründe de kullanıldığından, her ikisinin tek bir protokolde sunulması, araştırmacıların deneylerindeki sorunları daha kolay gidermelerini sağlayacaktır.

Biz serbest duran mikroküreler ve on-chip microtoroids dahil silika rezonans kaviteler, imal etmek, bir karbondioksit lazer reflow tekniğinin kullanımı açıklanır. Reflow yöntemi her iki cihaz içinde uzun foton yaşamlar sağlayan, yüzey kusurları kaldırır. Çıkan cihazlar telekomünikasyon gelen biodetection kadar uygulamaları sağlayan, ultra yüksek kalite faktörleri var.

Silika Ultra Yüksek Kalite Faktörü Microresonators Fabrikasyon

Fısıltı galerisi rezonans boşlukları, ışığı çevrelerindeki dairesel yörüngelerde hapseder.1-2 Boşluktaki foton depolama ömrü, ... ile belirlenen

Bu prosedürün genel amacı, telekomünikasyondan biyotespite kadar uzanan uygulamalara olanak tanıyan, ultra yüksek kalite faktörlerine sahip mikroküre ve silika OID rezonatörleri üretmektir. Mikroküre üretimi, başlangıç olarak temizlenmiş ve kaplaması soyulmuş bir optik fiber ucunun hazırlanmasıyla başlar. Mikro OID üretimi fotolitografi ve aşındırma adımları, dairesel silikon pedlerin altındaki silikonu oyarak oyuntular oluşturmak ve sütunlar üzerinde duran silikon mikro diskler meydana getirmek için temiz odada gerçekleştirilir.Her iki üretim sürecinin bir sonraki adımı, optik fiberi ve/veya silika mikro diski uygun şekilde hizalanmış bir CO2 lazer ışınına maruz bırakmaktır. CO2 lazer ışını, silikayı eriterek mikroküreler veya pürüzsüz silika OID'ler oluşturur. Son adım, uygun yeniden akışın (reflow) gerçekleştiğinden emin olmak için cihazların bir mikroskopla incelenmesidir.Nihayetinde, çizgi genişliği ölçümleri, elde edilen kürelerin ve OID'lerin kalite faktörünü belirlemek için kullanılır. Mikroküre ve mikro cihazlar üretmek için CO2 lazer reflow yöntemini kullanmanın temel motivasyonu, yüz milyonun üzerinde kalite faktörlerine ulaşabilme yeteneğidir. Yüksek kalite faktörüne sa

fabrication-of-silica-ultra-high-quality-factor-microresonators

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Fotonik kristal yavaş ışığın dalga kılavuzları ve boşlukların kullanımı yaygın olarak pek çok farklı uygulamada fotonik topluluğu tarafından kabul edilmiştir. Bu cihazların Bu nedenle imalat ve karakterizasyonu büyük bir öneme sahiptir. Interferometrik (dalga kılavuzları) ve rezonans saçılması (kaviteler): Bu kağıt, yani bizim üretim tekniği ve iki optik karakterizasyon yöntemleri, özetliyor.

Fotonik Kristal Yavaş Işık Dalga Kılavuzları Ve Çürükler Üretimi ve Karakterizasyonu

Ultra-yüksek Q fısıldayan galeri modu rezonatörler dayalı mikrodalga fotonik sistemleri kurmak için laboratuarda geliştirilen özel teknikler sunulmaktadır. Bu rezonatörler almak ve karakterize etmek için protokoller ayrıntılı olarak, ve mikrodalga fotonik uygulamaları bazı bir açıklama verilir.

Mikrodalga Fotonik Sistemleri Whispering-galeri-mod Rezonatörler dayanarak

Parametrik optomekanik uyarımlar, optik radyasyon basıncı ve uyarılmış Brillouin saçılması yoluyla mikroakışkan optomekanik rezonatörlerde yakın zamanda deneysel olarak gösterilmiştir. Bu makale, optomekanik salınımların üretilmesi ve doğrulanması için metodolojilerle birlikte bu mikroakışkan rezonatörlerin imalatını açıklamaktadır.

Fabrikasyon ve mikroakışkan optomechanical Osilatörler Testi

Süperiletken mikrodalga rezonatörler ışık, kuantum bilgi işlem uygulamaları ve malzeme karakterizasyonu tespiti için ilgi çekicidir. Bu çalışma imalat ve süperiletken mikrodalga rezonatör saçılma parametrelerinin karakterizasyonu için ayrıntılı bir prosedür sunar.

Süperiletken Rezonatörler Fabrikasyon ve Karakterizasyonu

Üçüncü dereceden optik doğrusal olmayan duyarlılık ile ilgili doğrusal olmayan olayların etkili nesil Χ (3) triply rezonans silis mikrosferlerdeki etkileşimler bu yazıda sunulmuştur. bildirilen burada etkileşimler şunlardır: Uyarılmış Raman saçılması (SRS) ve Uyarılmış Anti-Stokes Raman Saçılma (SARS) içeren dört dalga karıştırma işlemleri.

Mikrosferik Whispering Galeri Modu Rezonatörler içinde Uyarılmış Stokes ve Antistokes Raman saçılması

Biz Femtosaniye lazer kaynaklı ablasyon kullanılarak subwavelength çapı silis lifleri (optik nanolifler) 1-D fotonik kristal boşlukları imal edilmesi için bir protokol mevcut.

Femtosaniye Lazer kaynaklı Ablasyonu kullanarak nanolif 1-D Fotonik Kristal Kavitenin Fabrikasyon

tasarım ve yeni bir nanopillar tabanlı bölünmüş halka rezonatör (SRR) imalatı için bir protokol sunulmuştur.

Terahertz Metamalzemeler de Yerdeğiştirme Akımı aracılığı Rezonansları için Nanopillar Tabanlı Bölünmüş Yüzük Rezonatörler Fabrikasyon

Polimerlerden mikro kürelerin sentezi için protokoller, mikro kürelerin manipülasyonu ve mikro fotolüminesans ölçümleri sunulmaktadır.

Optik Rezonatör ve Lazer Uygulamalarında Polimer Mikrokürelerin Üretimi

Bu çalışma, difleme kaplama yöntemi ile kuvars filminin epitaksiyel büyümesinden başlayarak silikon-on-insulatör (SOI) teknolojisi alt tabaka üzerinde nanoyapılı α-kuvars kantileatörün mikrofabrikasyonu ve daha sonra nanoimprint litografi ile ince filmin nanoyapılanması için ayrıntılı bir protokol sunun.

Silikon Üzerine Epitaxial Nanoyapılı α-Kuvars Filmler: Malzemeden Yeni Cihazlara

Bu makale, tasarımdan fabrikasyona ve karakterizasyona kadar bir silisyum nitrür membran rezonatörünün yaşam döngüsünü izlemektedir.

High-Q Silisyum Nitrür Membran Rezonatörlerinin İmalatı ve Karakterizasyonu

Öğrenin, CO2 lazer reflow tekniğiyle ultra yüksek kalite faktörlü silika mikroresonatör ve mikrotoroid üretimini. Bu yöntem, telekomünikasyon ve biyodeteksiyon uygulamaları için uzun foton ömrü sağlar.

Silika Ultra Yüksek Kalite Faktörü Microresonators Fabrikasyon

Daha fazla video keşfet