Fabrikasyon ve mikroakışkan optomechanical Osilatörler Testi

Bu prosedürün genel amacı, sıvı fazlı ortamlarla çalışan optomekanik osilatörler üretmek ve bunları demonstre etmektir. Bu işlem, öncelikle CO2 lazer aydınlatması altında ergin silika cam kılcal ön formların ısıtılması ve çekilmesi yoluyla mikroakışkan optomekanik rezonatörlerin üretilmesiyle gerçekleştirilir. İkinci adım ise üretilen cihazların test için monte edilmesidir.

Ardından, konikleştirilmiş bir optik fiber aracılığıyla, üretilen cihazın optik fısıltı galerisi modlarını pompalamak için bir diyot lazer kullanılır. Son olarak, çıktı optik sinyallerinin elektronik spektrum analizi, akışkanlar içindeki mekanik modlar aracılığıyla optomekanik etkileşimi ve algılamayı göstermek için kullanılır. Bu cihazlar, akışkan faz malzemelerle optomekanik deneyler gerçekleştirme konusunda önceden mevcut olmayan bir yetenek sunmaktadır.

Genel olarak, bu yöntemde yeni olan kişiler; fabrikasyon, işlem, gereksinim, uygulama ve fabrikasyon parametrelerinin optimize edilmesi gerektiği için zorluk yaşayacaktır. Aktüasyonun ve optomekanik modun tanımlanmasının uzmanlık gerektirmesi nedeniyle bu yöntemin gösterimi kritik önem taşımaktadır. Bu ilk aşamayı gerçekleştirmek için mikroakışkan rezonatörler, cam kapiler önformların ısıtılıp çekilmesiyle fabrikasyon edilecektir.

Yazılımla kontrol edilebilen iki adet lineer translasyon tablası. Böylece aynı hat boyunca hareket ederler. Kılcal tüpün boşluk boyunca uzatılabilmesi için aralarında birkaç santimetre mesafe olmalıdır.

Sahneler üzerindeki numune tutucular, bir kılcal boruyu eksen üzerinde tutacak şekilde hizalanmalıdır. Sahnelerin hareket hattı boyunca, işleme geçmeden önce ısıtma işlemi iki CO2 lazer ile gerçekleştirilecektir. Yüksek güçlü lazerlerle çalışırken uygun güvenlik önlemlerini alın.

Ardından, lazerlerin çıkışlarını doğrusal sahneler arasındaki boşlukta aynı noktayı hedefleyecek şekilde yönlendirin. Bu nokta, bir kapiler tüpün asılacağı nokta olmalıdır. Hedef noktadan sonra ışınları durdurmak için ışın bloklarını kullanın.

İki translokasyon aşamasını ve iki CO2 lazerinin güç seviyelerini eş zamanlı olarak kontrol etmek için yazılım kullanın. Bu kurulum için; bir aşamanın saniyede yaklaşık 10 milimetre hızla hızlı hareket ettiği, diğerinin ise ısıtma bölgesine daha fazla malzeme beslemek amacıyla aynı yönde saniyede yaklaşık 0,5 milimetre ile yavaş hareket ettiği durumlarda güvenilir kapilerler üretilir.

Her iki lazer, üç saniyelik bir ön ısıtma süresi için 4,5 watt değerine ayarlanır. Ardından, çizim işlemi sırasında beş watt veya daha yüksek bir değere getirilir. Rezonatörü üretmek için, lineer translasyon tablası üzerindeki iki numune tutucu arasına ulaşabilecek yaklaşık iki ila dört santimetre uzunluğunda kesilmiş eriyik silika kapiler preform kullanın.

Ardından, kılcal boruyu numune tutuculara sabitleyin. Böylece lazer hedef bölgesi, kılcal boru uzunluğunun yaklaşık ortasında kalacaktır. Kontrol yazılımını başlatarak işleme devam edin.

Lazer, kılcal boruyu üç saniye boyunca ön ısıtmaya tabi tutar. Ardından kılcal boru yaklaşık 10 saniye boyunca çekilir. İşlem tamamlandığında, kontaminasyonu önlemek için sadece kalın, açılmamış uçtan tutarak çekilmiş kılcal boruyu çıkarın.

Temiz rezonatör yüzeyi havada asılı kalacak şekilde kılcal boruyu asın. Çekme parametrelerini değiştirerek ve kılcal boruların açık olduğundan emin olmak için fabrikasyon sürecini tekrarlayarak farklı çaplarda kılcal borular oluşturun. Sığ bir su kabı ve bir şırınga ile çalışın.

Hazırlanmış bir kapilar tüpü dikkatlice alın ve bir ucunu suya daldırın. Diğer uçtan şırınga yardımıyla hava üfleyin. Hava kabarcıkları, kapilar tüpün açık olduğunu gösterir.

Kılcal tüpler test edilmeden önce, onları yerleştirmek için bir tutucu hazırlanmalıdır. Bunun için, lam camlarından 1 cm x 0,5 cm boyutlarında üç adet cam parça kesin. Ayrıca, yine bir lam camından 3 cm x 0,5 cm boyutlarında bir parça kesin.

Ardından, bu parçaları bir eha oluşturacak şekilde birleştirmek için cam yapıştırıcısı veya hızlı yapıştırıcı kullanın. Daha sonra, çekilmiş bir kapilardan, U şeklindeki tutucunun yan yana duran iki dalı arasındaki mesafeyi kapsayacak ve bunların ötesine uzanacak uzunlukta bir parça kesin. Kapiların uçları tutucunun iki dalının dışına uzanacak ve merkezi bu dalların arasında asılı kalacak şekilde optik yapıştırıcı ile yapıştırın.

Ardından, optik yapıştırıcıyı bir LED UV kürleme lambasıyla gerektiği sürece kürleyin. Yaklaşık 10 saniye sonra, iç çapı kılcal borudan biraz daha geniş olan plastik tüpleri temin edin. Montajı yapılmış kılcal borunun her iki ucuna dikkatlice birer tüp yerleştirin.

Kılcal tüp ile bağlantı arasındaki sızdırmazlığı sağlamak için tekrar optik yapıştırıcı kullanın ve UV ışığı ile kürleyin. Kürleme işleminden sonra düzenek montaja hazır hale gelir. Yapıyı sabitlemek için üçüncü boş cam kolu kullanarak sıkıştırın.

Bu deneyde, bir fonksiyon jeneratörüne bağlı, dalga boyu ayarlanabilir fiber kuplajlı bir kızılötesi lazer kullanılmaktadır. Fonksiyon jeneratörü, lazer dalga boylarını periyodik olarak taramak için kullanılır. Lazer çıktısı öncelikle bir polarizasyon kontrol cihazından geçirilir.

Buradan, nano konumlandırma tablasına yakın olan tek modlu telekom bandı konik fiber dalga kılavuzuna bağlanır. Konik fiberden sonra ışık, çıkıştaki analizörleri korumak için attenuatörlerden geçer. Bu deneyde, attenuatörden sonra ışık, bir elektriksel spektrum analizörü ve bir osiloskoba bağlı bir fotodedektöre yönlendirilir.

Deneye, lazeri stabilize ederek ve lazer ışını dalga boyu taramalarına başlayarak başlayın. Ardından, monte edilmiş kılcal rezonatörü alın ve kılcal rezonatör tutucuyu konik fiberin yanındaki nano konumlandırma tablasına yerleştirin. Daha sonra, evanescent kuplaj elde etmek için rezonatörü konik fiberden yaklaşık bir mikron uzaklığa getirecek şekilde tablayı dikkatlice kaydırın.

Dalga boyları taranırken, osiloskopta zamanın bir fonksiyonu olarak görüntülenen lazer iletimindeki düşüşler, evanesan kuplajın ve rezonansların varlığını belirtir. Giriş lazer ışığı ile saçılan ışık arasındaki zamansal girişimi aramak için spektrum analizörü kullanın. Bu vuruş notu, mekanik salınım frekansında meydana gelir.

Bu örnekte, kılcal boruda radyasyon basıncıyla 24,94 megahertz'de bir mekanik mod uyarılır ve lazer frekans taraması kapatılıp lazer dalga boyu kontrol edilerek ilgili optik modun mekanik bir salınım için kilitlenmesi sağlanır. Sürekli dalga modunda, bir mekanik mod mevcut olduğunda osiloskopta periyodik sinyaller görünecektir. Yönteme hakim olunduğunda, düzgün bir şekilde yapılması durumunda cihaz üretimi ve test işlemi yaklaşık 45 dakikada tamamlanabilir.

Bu prosedür uygulanırken, yüzeylerin temizliğini korumak amacıyla rezonatörün ve konik fiberin cımbızla dahi olsa asla ellele temas ettirilmemesi gerektiğini unutmamak önemlidir. Geliştirildiğinden beri bu teknik, boşluk optik mekaniği alanındaki araştırmacıların sıvılar ve biyolojik analitlerle yeni etkileşimleri keşfetmelerine olanak sağlamıştır.