Galeri Modu Polimerik Mikro-optik Elektrik Alan Sensörleri Whispering Gelişimi

Aşağıdaki deneyin amacı, Fısıltı Galerisi modunu veya WGM fenomenini kullanarak bir elektrik alanını optik olarak ölçmektir. Bu, tek modlu bir optik fiber kullanılarak dielektrik mikrokürenin optik modlarının heyecanlandırılmasıyla elde edilir. İkinci adım olarak, mikroküreye bir dış alan uygulanır ve bu da mikrokürenin WGM'sinde bir kaymaya neden olur.

Daha sonra, WGM kaymaları ve uygulanan elektrik alanının büyüklüğü bir pc'ye kaydedilir. Elde edilen sonuçlar, WGM kaymaları ile uygulanan elektrik alanı arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Bu tekniğin temel avantajları, sensörlerin çok daha küçük olması, çok daha az güç tüketmesi ve ölçüm hassasiyetinde önemli bir gelişme olmasıdır.

Optik iletişim teknolojisindeki son gelişmelerden ilham almıştır, Oland, güvenlik, savunma, yıldırım tahmini ve sinirbilim dahil olmak üzere daha geniş bir alanda kullanılabilen bu yöntemin görsel gösterimi, küre ile fiber arasında iyi bir ışık eşleşmesi elde etmenin küre ile fiber arasında kesin konum ihtiyacı nedeniyle öğrenilmesi zor olabileceğinden kritik öneme sahiptir. Burada üç tip mikroküre sensörü incelenmiştir. Birinci tip bir küre hazırlamak için, poli dimetil Sloane veya PDMS tabanı ve kürleme maddesi S guard 1 8 4 silika ve elastomer karışımı PDMS tabanı ve hacim oranı 60'a bir olan kürleme maddesi ile başlayın.

Ardından, plastik kılıfından iki santimetrelik bir silika optik fiber telini çıkarmak için bir optik sıyırıcı kullanın. Elyafın bir ucunu bir bütan meşale ile ısıtın ve çapı yaklaşık 25 ila 50 mikrometre olan bir gövde ucu sağlamak için gerin. Bir küre oluşturmak için uçta, elyafın gerilmiş ucunu PDMS karışımına iki ila dört milimetre derinliğe daldırın ve ardından karışımdaki elyafın son derinliğini ve çıkarılma hızını dışarı çekin, kürenin boyutunu kontrol eder, 100 ila 1000 mikrometre aralığında küre çapları elde etmek için bu iki parametreyi gömün.

Son olarak, tip iki üçlü AO küreler için polimer malzemenin uygun şekilde kürlenmesini sağlamak için mikroküre ve gövde düzeneğini dört saat boyunca yaklaşık 90 santigrat derecelik bir fırına yerleştirin. A-P-D-M-S mikroküre küresi ile başlayın, bir lamina akış başlığı altına bir tane yazın ve bir maske kullanarak 60 ila bir PDMS'ye yaklaşık %2 ila yaklaşık %10 hacimde baryum Titan sekiz nanopartikül ekleyin ve mikroküreyi oluşturmak için kullanılan sertleştirici madde karışımı. Bu karışım orta tabakayı oluşturacaktır.

Kullanılan miktar, kürenin dielektrik özelliklerini belirleyecektir. PDMS mikroküresini, nominal kalınlığı yaklaşık 10 mikrometre olan bir tabaka ile kaplamak için PDS baryum titanat karışımına batırın. Daha sonra, ikinci katmanın düzgün bir şekilde kürlenmesini sağlamak için iki katmanlı küreyi dört saat boyunca yaklaşık 90 santigrat derece olan bir fırına yerleştirin.

İki katmanlı küre sertleştikten ve oda sıcaklığına soğutulduktan sonra, yaklaşık 10 mikrometrelik üçüncü bir dış katman sağlamak için tekrar 60 ila bir PDMS karışımına daldırın. Bu en dıştaki katman, tip üç silika için küresel bir optik kılavuz görevi görecektir. PDMS mikro kürecikleri.

Saf PDMS alanı banyosu hazırlayarak başlayın. Tek modlu bir silika optik fiber ile başlayın ve plastik tampon kaplamasının üç santimetre uzunluğundaki bir bölümünü ucundan sıyırmak için bir optik sıyırıcı kullanın. Yüzey gerilimi ve yerçekimi şeklini kullanarak kaplama ve çekirdek dahil olmak üzere elyafın ucunu eritmek için bir meşale kullanın.

200 ila 500 mikrometre arasında değişen küre silika küreler, fabrikasyondan sonra eritilmiş uçtan şekillendirilebilir. Silika mikroküre, yaklaşık 50 mikrometrelik bir kaplama ile kaplamak için PDMS tabanına daldırılır. Bu dış katman, fiber optik hazırlama için oldukça viskoz bir akma gerilimi sıvısı olarak kalır.

Yine, tek modlu fiber optiğin uzunluğuyla başlayın ve ortada bir yerde plastik tamponunun üç ila dört santimetresini çıkarmak için bir optik sıyırıcı kullanın. Elyafın şerit bölümünü, kaplama ve elyaf çekirdeği eriyene kadar ısıtmak için bir mikro meşale kullanın. Çekirdek eridiğinde, yaklaşık bir ila iki santimetre uzunluğunda konik bir bölüm oluşturmak için optik fiberin bir ucunu ekseni boyunca çekin.

Konik bölgenin çapı, ısıtma süresi, çekme hızı ve çekme mesafesi ile belirlenir. Çap aralığı 10 ila 20 mikrometre arasındadır. Sistemi araştırmak için, 1.3 mikron nominal dalga boyuna sahip yakın kızılötesinde ayarlanabilir dağıtılmış geri besleme lazerinin çıkışını hazırlanan tek modlu optik fiberin bir ucuna birleştirin.

Diğer uç hızlı bir foto diyotta sonlandırılmalıdır. Foto diyot çıkışı sayısallaştırılır ve bir bilgisayarda saklanır. İki eleman arasında optik bağlantı sağlamak için bir, iki veya üç tipi mikro kürelerden birini optik fiberin konik bölümüyle temas ettirmek için bir mikro öteleme aşaması kullanın.

Bir fonksiyon üreteci çıkışı, yaklaşık 600 milivolt genlikli bir testere dişi voltajı ve bir kilohertz frekansı ile. Bu, DFB lazer kontrolörüne girilir. Her biri bir milimetre kalınlığında iki adet iki santimetre x iki santimetre pirinç plaka kullanılarak yaklaşık olarak düzgün bir elektrik alanı oluşturulur.

Bunlar paralel plakalı bir kondansatör olarak düzenlenir ve bir voltaj kaynağına bağlanır. Küre sensörleri plakalar arasındaki boşluğa yerleştirilir. Sensörlerin ölçüm hassasiyetini artırmak için uzun süreli yüksek bir elektrik alanı da kullanılabilir.

Bu yeri elde etmek için, iki saat boyunca metre başına bir mega voltluk bir elektrik alanındaki küreler, iletilen ışığın dalga boyundaki kaymayı ölçmeden önce. Burada gösterilen verilerde, bir elektrik alanının varlığında birinci tip küre geometrisinde bir değişikliğin kanıtı vardır. Bu çizim, harmonik alan pertürbasyonu altında bir tip kürenin Fısıltı Galerisi modu kaymasını ve aynı küre için elektrik alan genliğine karşı Fısıltı Galerisi modu kaymasını gösterir.

Burada, tip iki kürenin Fısıltı Galerisi modu kayması ve bir harmonik alan pertürbasyonu ve tip iki küre için fısıltı galerisi modu kaymasına karşı elektrik alan genliği gösterilmiştir. Birinci tip bir küreye kıyasla hassasiyette bir artış olduğunu unutmayın. Burada gösterilen, tip üç kürenin Fısıltı Galerisi modu kayması ve harmonik alan bozulmasıdır.

Ve son olarak, Fısıltı Galerisi modu kayması ve elektrik alan genliği. Tip üç küre için bu tip en yüksek hassasiyete sahip olduğunu gösterir. Bu teknikte bir usta, uygun şekilde yapılırsa küre ve lif hazırlığı da dahil olmak üzere birkaç saat içinde yapılabilir.

Bu prosedürü gerçekleştirirken, bu prosedürü takiben küre yüzeyinin kirlenmemesi önemlidir. Manyetik alan tespiti için olanlar gibi WGM kaymalarına dayalı başka ölçüm teknikleri de geliştirilebilir.