Name: Düşük maliyetli, fiber bağlantılı ve hava aralıklı Fabry-Pérot etalon imalatı (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-02-03T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 22 s
Description: Öğrenin, düşük maliyetli fiber bağlantılı Fabry-Pérot etalon imalatını. Bu yöntem, iz gaz spektroskopisi ve fototermal sensör araştırmalarında hızlı prototipleme olanağı sunar.

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

Burada sunulan çalışma, FFG tarafından finanse edilen "Yeşil Algılama" projesi ve NATO SPS programı "KBRN olaylarını tespit etmek için Fotonik Nano Parçacık Sensörleri" çerçevesinde yürütülmüştür. Çalışma, TU Graz Açık Erişim Yayın Fonu tarafından da desteklendi.

1. Ölçüm hücresinin üç boyutlu baskısı
<ol><li>Ölçüm hücresini, Ek Kodlama Dosyası 1'de verildiği gibi uygulamanıza uyarlayın. Toplu optik malzemelerin montajı için hücrenin yanı sıra Ek Kodlama Dosyaları 1-3'te verilen kapakları üç boyutlu yazdırın. NOT: Bu çalışma için SLA 3D yazıcı kullanılmıştır (bkz.</li>
	<li>Yazdırma işini oluştururken, boşlukların ve açıklıkların içindeki destek yapılarının sayısını en aza indirdiğinizden emin olun. Artık reçine çapı azaltabilir ve yığın optikleri sıkışabilir.</li>
	<li>Yazdırdıktan sonra, hücreyi izopropil alkolle temizleyin ve tüm destek yapılarını bir tel kesici ve zımpara kağıdı ile çıkarın.</li>
	<li>Baskıdan hemen sonra ve kürlemeden önce uygun delikleri iplikleyin.<ol><li>Hortum konektörünü monte etmek için gaz girişini ve çıkışını M5 olarak geçirin.</li>
		<li>Hücrenin son montajı için alttaki merkezi deliği M4 olarak geçirin.</li>
		<li>Hücrenin kafes sistemine sabitlenmesini sağlamak için daha küçük geçiş deliklerini kafes çubuğuna dik olarak M3 olarak geçirin (Şekil 2).</li>
	</ol></li>
	<li>Piyasada satılan bir UV kürleme cihazı kullanarak hücreyi (405 nm) ve kapakları 60 ° C'de en az 40 dakika boyunca UV ile kürleyin (bkz.</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65174/65174fig02.jpg"> Şekil 2: Ölçüm hücresinin etiketli CAD modeli oluşturması. Daha fazla netlik için burada kesitsel bir görünüm sağlanmıştır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65174/65174fig02large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
2. Ara parçaların hazırlanması
<ol><li>UV ile kaynaşmış silika (UVFS) hassasiyetli bir pencereden iki ara parça kesin. Şekil 3B'de gösterildiği gibi hassas pencereden yaklaşık 3 mm genişliğinde iki parça kesin. NOT: Ara parçalar, geleneksel düşük maliyetli bir cam kesici kullanılarak kesilebilir. DİKKAT: Yığın optiklerini keserken ve tutarken eldiven ve koruyucu gözlük takın.</li>
	<li>Kesici aletle hassas pencereye düz bir çizgi çizin ve ardından pense kullanarak camı kırın. Her zaman düz yüzeyli pense kullanın ve cam yüzeyinin zarar görmesini önlemek için metal ile cam arasına lens temizleme mendilleri (veya benzeri) koyun.</li>
	<li>Artık cam kalıntılarını temizlemek için ara parçaları bir duster spreyi ile temizleyin. NOT: Ek olarak, ara parçalar lens temizleme sıvısı ve lens temizleme mendilleri ile basınç uygulanmadan dikkatlice silinebilir.</li>
</ol>3. Etalonun montajı
<ol><li>3D baskılı hücreyi (adım 1), etalon çukuru yukarı bakacak şekilde masaya yerleştirin.</li>
	<li>Etalon çukuruna bir O-ring (10 mm x 1 mm, bakınız Malzeme Tablosu) yerleştirin ve hafifçe belirlenen oluğa bastırın.</li>
	<li>Işın ayırıcıyı, yansıtıcı yüzeyi yukarı bakacak şekilde etalon çukuruna ve O-ring'in üzerine yerleştirin.</li>
	<li>İki ara parçayı bir cımbız kullanarak ışın ayırıcıya dikkatlice yerleştirin. Bunları, hücrenin bir tarafından diğerine geçen delikten hava boşluğuna giren gaz ve uyarma lazeri için net bir açıklık oluşturacak şekilde yerleştirin (Şekil 2, sayı 3). NOT: Şekil 3B'de gösterildiği gibi, ortada bir hava boşluğu elde etmek için ara parçalar her iki tarafa da yerleştirilmelidir. Paralel yüzeylerin çizilmesini önlemek için ara parçaları yalnızca yan yüzeylerden tutun.</li>
	<li>Ara parçalar yerindeyken, aynayı yansıtıcı tarafı aşağı bakacak şekilde üstlerine hizalayın. Işın ayırıcı, ara parçalar ve ayna şimdi eş merkezli olarak hizalanmalıdır.</li>
	<li>3D baskılı etalon kapağı alın ve her iki O-halkayı (10 mm x 1 mm ve 14 mm x 2 mm) belirtilen oluklara yerleştirin.</li>
	<li>Kapağı hücrenin dikdörtgen oluğuna hizalayın ve aynanın üstüne yerleştirin.<ol><li>Ara parçaları yerine sabitlemek için kapağa basınç uygulayın. Kapağa her zaman basınç uygularken hücreyi kaldırın ve arka taraftan belirtilen deliklerden dört M4 vida yerleştirin.</li>
		<li>Bunları ön tarafa dört M4 somunla monte edin ve kapaktan gelen basınç ara parçaları yerinde tutmak için yeterli olana ve O-ringler yeterince sıkıştırılana kadar sıkın.</li>
		<li>Ara parçaların hala yerinde olup olmadığını kontrol edin; Eğer öyleyse, etalon şimdi daha fazla kullanım için hazırdır.</li>
	</ol></li>
	<li>Hücreyi gaz geçirmez hale getirmek için ölçüm hücresinin yan tarafına lazer pencereleri monte etmek için iki ek 3D baskılı kapağı kullanın. Bu nedenle, hücre üzerinde belirtilen oluğa bir O-ring (10 mm x 1 mm) ve kapağın üzerine bir tane daha (10 mm x 1 mm) yerleştirin. Pencereyi oluğa yerleştirin ve pencere kapağını Şekil 2, sayı 2'de gösterildiği gibi dört M3 vida ve somunla sabitleyin).</li>
</ol><img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65174/65174fig03.jpg"> Şekil 3: Ölçüm hücresinin ve FPE'nin oluşturulması. (A) 3D baskılı hücrenin ve FPE'nin montaj işleminin ilgili montaj kapağı ile oluşturulması. (B) Dökme optik bileşenlerin doğru sırada oluşturulması. Ara parçalar, iki ayna yüzeyi arasında hava aralıklı bir boşluk oluşturur. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65174/65174fig03large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
4. Fiber hizalama platformunun montajı
<ol><li>Aşamaları ve adaptör plakalarını Malzeme Tablosunda listelendiği gibi birleştirin. İnşaat sırasında yönlendirme olarak Şekil 4'ü kullanın.</li>
	<li>İlk tek eksenli gonyometrik aşamayı x yönünde optik bir breadboard üzerine monte edin. NOT: Eksen terminolojisi keyfi olarak seçilmiştir. Optik breadboard düzlemi, dikey yönü breadboard'dan pozitif bir z yönünde dışarı bakan bir x-y düzlemi olarak tanımlanır.</li>
	<li>Kullanılan aşamalara bağlı olarak, gerekirse gonyometrik aşamanın üzerine bir adaptör plakası monte edin.<ol><li>Adaptör plakasının üzerine iki eksenli bir x-y mikrometre çeviri aşamasını ortada monte edin.</li>
		<li>Çeviri sahnesine y yönüne bakan dik açılı bir braket takın.</li>
		<li>Tek eksenli bir çeviri sahnesini z yönündeki dik açılı brakete monte edin.</li>
	</ol></li>
	<li>Ek adaptör plakaları kullanarak, ikinci gonyometrik aşamayı çeviri aşamasında z yönünde monte edin.</li>
	<li>Bir direğin üstüne fiber yüksük kelepçesi takın. Direğin uzunluğunu, fiber yüksüğün tam olarak ikinci dikey gonyometrik aşamanın dönme noktasında olması için seçin. Mesafe sahne kılavuzunda verilmiştir.</li>
	<li>Fiber yüksüğün dış çapı 2,8 mm'dir. Bu çap için bir kelepçe yoksa, 2,5 mm'lik bir kelepçe kullanın ve bir matkapla genişletin.</li>
	<li>Direği, yüksük kelepçesi ile ikinci dikey gonyometrik aşamaya, adım 4.2'den itibaren ilk yatay gonyometrik aşamanın dönme noktasına karşılık gelen bir z konumuna monte edin.<ol><li>Yüksük manşonunun ve GRIN lensin yüksük kelepçesinden negatif z yönünde birkaç milimetre dışarı yapıştığından emin olun.</li>
		<li>GRIN lensin ucu gonyometrik aşamanın dönme noktasında olacak şekilde direğin dikey konumunu seçin.</li>
	</ol></li>
	<li>Etalonu monte etmek için bir direk alın, üzerine dik açılı bir braket takın ve üzerine standart bir SM1 dişli 30 mm kafes plakası takın. Dört kafes çubuğunu (&gt;40 mm) pozitif z yönüne bakan plakaya monte edin.</li>
	<li>İç çapı kafes çubuğunun çapından biraz daha büyük olan dört metal yay alın ve her kafes çubuğuna bir tane yerleştirin. Entegre FPE ile ölçüm hücresini, ışın ayırıcı tarafı yaylara dayanana kadar yukarı bakacak şekilde çubukların üzerine kaydırın. NOT: Hücrenin z yönünde serbestçe hareket edebildiğinden emin olun. Sürtünme çok yüksekse, kafes çubukları için hücrenin geçiş deliklerinin ilave genişletilmesi gerekir. Bu en iyi yuvarlak bir dosya ile yapılır.</li>
	<li>Direği, fiber hizalama platformunun hemen altına bir direk tutucu, bir taban plakası ve bir sıkıştırma çatalı aracılığıyla monte edin. Kiriş ayırıcıyı açığa çıkaran hücrenin açıklığının, yüksük tutucunun yaklaşık 10 mm altında ortalandığından emin olun (adım 4.5).</li>
</ol><img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65174/65174fig04.jpg"> Şekil 4: UV kürleme işlemi sırasında GRIN lens bağlantılı FPE ile hizalama platformunun resmi. Gri renkle yazılmış bileşenler PTI ölçümleri içindir ve hizalama işlemi için gerekli değildir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65174/65174fig04large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
5. Opto-elektronik kurulum
<ol><li>Optoelektronik bileşenleri Malzeme Tablosunda listelendiği gibi birleştirin ve Şekil 5'te şematik olarak gösterildiği gibi düzenleyin.</li>
	<li>Fiber optik bileşenleri, ilgili bileşen tepsilerini kullanarak optik bir breadboard üzerine monte edin.</li>
	<li>Lazeri bir lazer diyot montajına monte edin. Lazer kaynağını entegre bir modülasyon fonksiyonu (üçgen modülasyon) ile bir lazer sürücüsüne ve TEC (termoelektrik soğutucu) kontrolörüne bağlayın; aksi takdirde, ek bir fonksiyon üreteci gereklidir.</li>
	<li>Üçgen akım modülasyon genliğini, etalonun beklenen FWHM'sinin çok üzerinde bir dalga boyu aralığının kapsanacağı şekilde ayarlayın (hesaplamalar tartışma bölümünde bulunabilir). Modülasyon frekansını yaklaşık 100 Hz'e ayarlayın.</li>
	<li>Lazerin optik çıkışını, L-braket çiftleşme manşonlarını kullanarak izolatör girişine bağlayın.</li>
	<li>İzolatörden sonra 15 dB'lik bir fiber optik zayıflatıcı takın ve 1 x 2 ataşman değiştiricinin giriş portuna bağlayın.</li>
	<li><li><li><li><li></ol><img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65174/65174fig05.jpg"> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65174/65174fig05large.jpg" target="_blank"></a><ol><li></li><li><li> </li><li><li><li><li><li> </li><li><li><li> </li><li> </li><li><li></ol><ol><li><li><li><li><li> </li><li><img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/65174/65174eq07.jpg" style="margin: auto;"></li><li><li><ol><li><li> </li></ol></li><li></li><li><li><li><li><li><li></ol><img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65174/65174fig06.jpg"> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65174/65174fig06large.jpg" target="_blank"></a><ol><li> </li><li><li> </li><li><li></li><li> <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/65174/65174eq08.jpg" style="margin: auto;"></li></ol>

Eser Gaz Spektroskopisinde Uygulama için Bir Fabry-Pérot Etalon İmalatı

<ol><li>Vaughan, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aVaughan%2C+M+%22The+Fary-P%C3%A9rot+Interferometer.+History%2C+Theory%2C+Practice%2C+and+Applications%22">The Fary-Pérot Interferometer. History, Theory, Practice, and Applications</a>. , CRC Press. Boca. Raton, FL. (1989).</li>
<li>Liu, M., Chao, X., Ye, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transmitting+intensity+distribution+after+a+Gaussian+beam+incidenting+nonnormally+on+a+wedged+Fabry-P%C3%A9rot+cavity%5BTitle%5D)+AND+%22Optik%22%5BJournal%5D)">Transmitting intensity distribution after a Gaussian beam incidenting nonnormally on a wedged Fabry-Pérot cavity.</a> Optik. 119 (14), 661-665 (2008).</li>
<li>Ismail, N., Kores, C. C., Geskus, D., Pollnau, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabry-P%C3%A9rot+resonator%3A+Spectral+line+shapes%2C+generic+and+related+Airy+distributions%2C+linewidths%2C+finesses%2C+and+performance+at+low+or+frequency-dependent+reflectivity%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Fabry-Pérot resonator: Spectral line shapes, generic and related Airy distributions, linewidths, finesses, and performance at low or frequency-dependent reflectivity.</a> Optics Express. 24 (15), 16366-16389 (2016).</li>
<li>Eklund, E. J., Shkel, A. M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+affecting+the+performance+of+micromachined+sensors+based+on+Fabry-Perot+interferometry%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Micromechanics+and+Microengineering%22%5BJournal%5D)">Factors affecting the performance of micromachined sensors based on Fabry-Perot interferometry.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 15 (9), 1770-1776 (2005).</li>
<li>Rees, D., Fuller-Rowell, T. J., Lyons, A., Killeen, T. L., Hays, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stable+and+rugged+etalon+for+the+Dynamics+Explorer+Fabry-P%C3%A9rot+interferometer.+1%3A+Design+and+construction%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Stable and rugged etalon for the Dynamics Explorer Fabry-Pérot interferometer. 1: Design and construction.</a> Applied Optics. 21 (21), 3896-3902 (1982).</li>
<li>Killeen, T. L., Hays, P. B., Kennedy, B. C., Rees, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stable+and+rugged+etalon+for+the+Dynamics+Explorer+Fabry-P%C3%A9rot+interferometer.+2%3A+Performance%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Stable and rugged etalon for the Dynamics Explorer Fabry-Pérot interferometer. 2: Performance.</a> Applied Optics. 21 (21), 3903-3912 (1982).</li>
<li>Marques, D. M., Guggenheim, J. A., Munro, P. R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysing+the+impact+of+non-parallelism+in+Fabry-P%C3%A9rot+etalons+through+optical+modelling%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Analysing the impact of non-parallelism in Fabry-Pérot etalons through optical modelling.</a> Optics Express. 29 (14), 21603-21614 (2021).</li>
<li>Marques, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modelling+Fabry-P%C3%A9rot+etalons+illuminated+by+focussed+beams%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Modelling Fabry-Pérot etalons illuminated by focussed beams.</a> Optics Express. 28 (5), 7691-7706 (2020).</li>
<li>Islam, M. R., Ali, M. M., Lai, M. -H., Lim, K. -S., Ahmad, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronology+of+Fabry-Perot+interferometer+fiber-optic+sensors+and+their+applications%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22MDPI+Sensors%22%5BJournal%5D)">Chronology of Fabry-Perot interferometer fiber-optic sensors and their applications: A review.</a> MDPI Sensors. 14 (4), 7451-7488 (2014).</li>
<li>Preisser, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-optical+highly+sensitive+akinetic+sensor+for+ultrasound+detection+and+photoacoustic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Optics+Express%22%5BJournal%5D)">All-optical highly sensitive akinetic sensor for ultrasound detection and photoacoustic imaging.</a> Biomedical Optics Express. 7 (10), 4171-4186 (2016).</li>
<li>Chen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-fiber-optic+acoustic+sensor+based+on+high-Q+resonance+effect+using+Fabry-P%C3%A9rot+etalon%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Micro-fiber-optic acoustic sensor based on high-Q resonance effect using Fabry-Pérot etalon.</a> Optics Express. 29 (11), 16447-16454 (2021).</li>
<li>Bialkowski, S. E., Astrath, N. G. C., Proskurnin, M. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBialkowski%2C+SE+%22Photothermal+Spectroscopy+Methods%22">Photothermal Spectroscopy Methods</a>. , Wiley. Hoboken, NJ. (2019).</li>
<li>Campillo, A. J., Petuchowski, S. J., Davis, C. C., Lin, H. -B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabry-P%C3%A9rot+photothermal+trace+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Fabry-Pérot photothermal trace detection.</a> Applied Physics Letters. 41 (4), 327-329 (1982).</li>
<li>Breitegger, P., Lang, B., Bergmann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intensity+modulated+photothermal+measurements+of+NO2+with+a+compact+fiber-coupled+Fabry-P%C3%A9rot+interferometer%5BTitle%5D)+AND+%22MDPI.Sensors%22%5BJournal%5D)">Intensity modulated photothermal measurements of NO2 with a compact fiber-coupled Fabry-Pérot interferometer.</a> MDPI.Sensors. 19 (15), 1424(2019).</li>
<li>Waclawek, J. P., Kristament, C., Moser, H., Lendl, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Balanced-detection+interferometric+cavity-assisted+photothermal+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Balanced-detection interferometric cavity-assisted photothermal spectroscopy.</a> Optics Express. 27 (9), 12183-12195 (2019).</li>
<li>Pevec, S., Donlagic, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Miniature+all-fiber+Fabry-P%C3%A9rot+sensor+for+simultaneous+measurement+of+pressure+and+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Miniature all-fiber Fabry-Pérot sensor for simultaneous measurement of pressure and temperature.</a> Applied Optics. 51 (19), 4536-4541 (2012).</li>
<li>Dudzik, G., Krzempek, K., Abramski, K., Wysocki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solid-state+laser+intra-cavity+photothermal+gas+sensor%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+B%3A+Chemical%22%5BJournal%5D)">Solid-state laser intra-cavity photothermal gas sensor.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 328, 129072(2021).</li>
<li>Chen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-fiber-optic+acoustic+sensor+based+on+high-Q+resonance+effect+using+Fabry-P%C3%A9rot+etalon%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Micro-fiber-optic acoustic sensor based on high-Q resonance effect using Fabry-Pérot etalon.</a> Optics Express. 29 (11), 16447-16454 (2021).</li>
<li>Hälg, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+silicon+pressure+sensor+with+a+low-cost+contactless+interferometric+optical+readout%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+A%3A+Physical%22%5BJournal%5D)">A silicon pressure sensor with a low-cost contactless interferometric optical readout.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 30 (3), 225-230 (1992).</li>
<li>Fischer, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+microphone+hears+ultrasound%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Photonics%22%5BJournal%5D)">Optical microphone hears ultrasound.</a> Nature Photonics. 10 (6), 356-358 (2016).</li>
<li>Waclawek, J. P., Bauer, V. C., Moser, H., Lendl, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((2f-wavelength+modulation+Fabry-P%C3%A9rot+photothermal+interferometry%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">2f-wavelength modulation Fabry-Pérot photothermal interferometry.</a> Optics Express. 24 (25), 28958-28967 (2016).</li>
<li>Chen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustic+performance+study+of+fiber-optic+acoustic+sensors+based+on+Fabry-P%C3%A9rot+etalons+with+different+Q+factors%5BTitle%5D)+AND+%22MDPI+Micromachines%22%5BJournal%5D)">Acoustic performance study of fiber-optic acoustic sensors based on Fabry-Pérot etalons with different Q factors.</a> MDPI Micromachines. 13 (1), 118(2022).</li>
<li>Meyendorf, N., Ida, N., Singh, R., Vran, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMeyendorf%2C+N+%22Handbook+of+Nondestructive+Evaluation+4.0%22">Handbook of Nondestructive Evaluation 4.0</a>. , Springer. Cham, Switzerland. (2022).</li>
<li>Kim, Y. J., Celliers, P. M., Eggert, J. H., Lazicki, A., Millot, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interferometric+measurements+of+refractive+index+and+dispersion+at+high+pressure%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Interferometric measurements of refractive index and dispersion at high pressure.</a> Scientific Reports. 11, 5610(2021).</li>
<li>Stollberger, W. F. Single particle photothermal interferometry. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Technical+University+Graz%22">Technical University Graz</a>. , Master's thesis (2022).</li>
<li>Radeschnig, U., Bergmann, A., Lang, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow-enhanced+photothermal+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22MDPI+Sensors%22%5BJournal%5D)">Flow-enhanced photothermal spectroscopy.</a> MDPI Sensors. 22 (19), 7148(2022).</li>
</ol>

Çıkar çatışması yoktur.

Burada verilen protokolü takiben üretilen FPE, belirli bir uygulama için optimize edildiğinden, olası uyarlamalar ve kritik adımlar bu bölümde açıklanmaktadır. Her şeyden önce, FPE ve ölçüm hücresi PTI ölçümleri için tasarlanmıştır. Bu nedenle, hücreye bir gaz girişi ve çıkışının yanı sıra prob lazerine dik olan uyarma lazeri için bir kanal eklenir. Hücrenin tüm açıklıkları ya O-halkalar aracılığıyla hava geçirmez hale getirilir ve / veya lazer yayılımına izin vermek için UVFS pencereleri ile kaplanır. Farklı şekilde kullanılırsa, Ek Kodlama Dosyası 1'de verildiği gibi hücre yeniden tasarlanabilir ve belirli bir uygulamaya uyarlanabilir. Adım 1.4'teki iş parçacığı oluşturma işlemi yazdırma sonrası yapılır. İplikler 3D baskılı da olabilir, ancak bunlar hızlı aşınma eğiliminde olduklarından, yalnızca uygun çekirdek delik çapına sahip delikler yazdırılır ve bunlar daha sonra dişli olur.
Adım 2.1'deki ara parçalar için malzeme seçimi çok önemlidir. Ara parçaların paralelliği, etalon aynaların paralelliğini belirler ve bu nedenle inceliği etkiler7. Bu çalışmada, Malzeme Tablosunda belirtildiği gibi, ≤5 yay saniyelik bir paralellik ve net diyafram açıklığı üzerinde λ / 10 yüzey düzlüğü ile 1/2 inç UVFS hassas pencere kullanılmıştır. UVFS'nin termal genleşme katsayısı 0.55 x 10−6/°C'dir. Sıcaklık kararlılığı, örneğin, 0,1 x 10−6/°C'den daha düşük bir termal genleşme katsayısına sahip Zerodur5 ara parçaları kullanılarak daha da artırılabilir; Bununla birlikte, bunun daha yüksek maliyetlerin dezavantajı vardır.
FPE, tamamen yansıtan bir aynanın yanı sıra bir ışın ayırıcı tarafından oluşturulur. Işın ayırıcı, %70'lik bir yansıtıcı yüzeye ve ayrıca yansıma önleyici kaplamalı bir arka tarafa sahiptir. Bu, ışığın etalonun içine ve dışına bağlanmasını sağlar. Ek olarak, ışın ayırıcının substratı, istenmeyen etalon etkilerini önlemek için bir kama tarafına sahiptir. Aynanın arka tarafı da aynı nedenlerle pürüzlenmiştir.
Adım 5.1'de, hizalama işlemini izlemek için optoelektronik kurulum açıklanmaktadır. Kullanılan tüm fiberler FC/APC konnektörlü standart SMF-28 fiberlerdir. PTI için belirlenen uygulama nedeniyle, bu çalışmada dengeli bir fotodetektör kolayca mevcuttu, ancak bu genel olarak gerekli değildir. Bunun yerine geleneksel bir fotodetektör kullanılabilir; Bu durumda, 1 x 2 ataşman değiştirici kullanmak eskidir. Bu değişiklikler, Şekil 5'te gösterildiği gibi kurulumun diğer bileşenlerini etkilemez. Prob lazerinin üçgen akım modülasyonu, adım 5.4'te açıklandığı gibi, bir dalga boyu taramasına karşılık gelir. FPE'nin en az bir yansıtma tepesini süpürmek için yeterli bir akım aralığı seçilmelidir. Bu nedenle, bir FSR temel bir kural olarak hizmet edebilir. İdeal bir FPE'nin FSR'si için hesaplamalar giriş bölümünde bulunabilir. İlgili kılavuzda verilen lazerin akım ayar katsayısı (nm / mA) ile birlikte, bir FSR'yi kapsayan akım aralığı hesaplanabilir. Örnek olarak, bu çalışmada kullanılan lazer, 0.003 nm / mA'lık bir akım ayar katsayısına sahipti ve 1.550 nm dalga boyunda yayıldı. 3 mm ayna aralığına sahip ideal bir FPE'nin beklenen FSR'si (d) yaklaşık 0,4 nm'dir. Bu, 133 mA'lık bir akım ayar aralığı verir.
Bu çalışmada, osiloskopta rahat görüntüleme için modülasyon frekansı 100 Hz'e ayarlandı. İstenilen akım ayar aralığı oldukça geniş olduğundan, kullanılan dedektörün güç sınırları içinde kalmak için sabit fiber zayıflatıcı kullanılabilir. Zayıflatıcı, izolatörden hemen sonra monte edilebilir.
Adım 6 ve adım 7'de kullanılan UV kürleyici yapıştırıcı, lazer ışığına karşı şeffaftır ve kırılma indisi 1.56'dır. Hizalama işlemi, adım 7.1'de açıklandığı gibi, mevcut fotodetektöre bağlıdır. Bu kurulumda kullanılan dengeli dedektör, negatif voltajlı bir "Sinyal" çıkışı üretir. Genellik nedeniyle, adım 7.10'un açıklaması için ve Şekil 6'da pozitif bir voltaj çıkışı varsayılmaktadır. İyi hizalanmış bir etalon için, yansıma zirvesi sıfıra doğru giderken, üçgen fonksiyon tepe-tepe oranını artıracaktır.
Adım 8.1'deki etalon karakterizasyonu için sayısal hesaplama yazılımı kullanılır (bkz. Her sıcaklık adımı için ölçülen voltaj, Şekil 7'de gösterildiği gibi ortalaması alınır ve çizilir. Sıcaklık adımlarını dalga boyu adımlarına dönüştürmek için, prob lazerinin sıcaklık ayarlama katsayısı kullanılır. Sinyal analizi kütüphaneleri, bu amaçla kullanılabilecek entegre pik bulma algoritmalarına sahiptir. Veri analizi büyük ölçüde veri formatına bağlı olduğundan, burada kod sağlanmamıştır, ancak talep üzerine sorumlu yazar tarafından kullanılabilir hale getirilebilir.
Burada sunulan imalat tekniğinin olası bir sınırlaması, değişen ortamlarda termal ve mekanik kararlılıktır. Bu öğretim makalesinin kapsamı, laboratuvar uygulamaları için FPE'lerin düşük maliyetli prototiplenmesi olduğundan, burada mekanik ve sıcaklık kararlılığı ile ilgili herhangi bir test verilmemiştir. FPE mobil uygulamalar için veya değişen ortamlarda kullanılıyorsa, fiber-GRIN lens sistemini etalona göre mekanik olarak stabilize etmek için ek önlemler alınmalıdır.
Bir FPE'yi üretmek ve karakterize etmek için yeni bir yöntem, her fotonik laboratuvarında bulunan standart optik bileşenlerle birlikte gösterilmektedir. Sunulan FPE, yaklaşık 15 ppmV'luk bir inceliğe ve yaklaşık 5 ppmV su buharını tespit etmek için yeterli bir hassasiyete sahiptir. PTI için sunulan uygulamanın yanı sıra, bu FPE, tahribatsız muayene 23, kırılma indisiölçümleri 24,25 veya higrometreler 26 alanında yaygın olarak uygulanan optik mikrofonlar 20 gibi uygulamalarda kullanılabilir.

En temel haliyle, bir FPE iki düzlem-paralel kısmen yansıtan ayna yüzeylerinden oluşur1. Aşağıdaki açıklamalarda, aynalara atıfta bulunurken, optik substrat ve yansıtıcı kaplama bir olarak ele alınmıştır. Çoğu uygulamada, kullanılan aynalar istenmeyen etalon etkilerini önlemek için bir kama yüzeyi2'ye sahiptir. Şekil 1, hava aralıklı bir etalonun girişim paterninin oluşumunu (Şekil 1A) ve farklı ayna yansıtıcılıkları için yansıtma fonksiyonunu göstermektedir (Şekil 1B).
Işık boşluğa bir aynadan girer, birden fazla yansımaya maruz kalır ve boşluğu yansıma ve iletim yoluyla terk eder. Bu makale, yansıma içinde çalışan bir FPE'nin imalatına odaklandığından, diğer açıklamalar özellikle yansımaya atıfta bulunmaktadır. Boşluktan çıkan dalgalar, faz farkına bağlı olarak karışır, q = 4πnd / λ. Burada, n , boşluğun içindeki kırılma indisidir, d ayna aralığıdır ve λ, interferometrenin ışık kaynağının dalga boyudur, burada prob lazeri olarak adlandırılır. Optik yol farkı dalga boyunun tamsayı katıyla eşleştiğinde minimum yansıma oluşur. <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/65174/65174eq02.jpg" style="margin: auto;"> İdeal bir düzlem-paralel etalonun inceliği, sadece R1 ve R2 ayna yansıtıcılıkları ile belirlenir3:
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/65174/65174eq03.jpg" style="margin: auto;">
Bununla birlikte, gerçek bir etalon, teorik olarak elde edilebilir incelik 4,5,6'yı bozan birçok kayba maruz kalır. Ayna paralelliğinin sapması7, lazer ışınının normal olmayan insidansı, ışın şekli8, ayna yüzeyi safsızlıkları ve saçılma, diğerlerinin yanı sıra, incelikte bir azalmaya yol açar. Karakteristik girişim paterni Airy fonksiyonu1 ile tanımlanabilir:
<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/65174/65174eq04.jpg" style="margin: auto;">
Yarım maksimumdaki (FWHM) tam genişlik ve yansıtma fonksiyonunun serbest spektral aralığı (FSR) aşağıdaki gibi hesaplanabilir:
<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/65174/65174eq05.jpg" style="margin: auto;">
<img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/65174/65174eq06.jpg" style="margin: auto;">
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65174/65174fig01.jpg"> Resim 1: Fabry-Pérot interferometre teorisi . (A) Kamalı pencereleri olan hava aralıklı bir etalon için çok ışınlı girişimin şematik bir tasviri. Bir düzlem dalgası, E0, boşluğa belirli bir açı altında, φ, yansıma önleyici (AR) kaplı bir yüzeyden girer ve daha sonra bir mesafede aralıklı yüksek yansıtıcı (yüksek R) yüzeyler arasında çoklu yansımalara maruz kalır, d. Her yansımada, ışığın bir kısmı, diğer dalgalara müdahale ettiği iletim veya yansımada etalondan ayrılır. (B) Farklı ayna yansıtıcılıkları (y ekseni) için ideal bir Fabry-Pérot etalonun yansıtma fonksiyonu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65174/65174fig01large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
FPE'ler çok çeşitli uygulamalarda bulunabilir 9,10,11. Burada sunulan durumda, FPE bir fototermal interferometri (PTI) kurulumunda kullanılır. PTI'da, periyodik uyarılma ve ardından ikinci bir lazer aracılığıyla bir hedef gazın hızlı termalizasyonu ile indüklenen küçük yoğunluk ve dolayısıyla kırılma indisi değişiklikleri, interferometrik olarak ölçülür12. Isı miktarı ve dolayısıyla kırılma indisi değişiminin büyüklüğü gaz konsantrasyonu ile orantılıdır. FPE'nin yansıtma fonksiyonunun yoğunluğunu en dik noktasında (çalışma noktası) ölçerken, bu kırılma indisi değişiklikleri yansıtma fonksiyonunu değiştirir, böylece ölçülen yoğunluğu değiştirir. Yansıtma fonksiyonunun operasyon noktasının etrafındaki bölgede doğrusal olduğu varsayılabilirken, ölçülen sinyal daha sonra gaz konsantrasyonu ile orantılıdır. Sensörün hassasiyeti, yansıtma fonksiyonunun eğimine göre belirlenir ve bu nedenle incelikle orantılıdır. PTI, FPE'lerle kombinasyon halinde, eser miktarda gaz ve aerosol 13,14,15,16,17,18'i tespit etmek için hassas ve seçici bir yöntem olduğunu kanıtlamıştır. Geçmişte, basınç ve akustik ölçümler için birçok sensör, FPE19'un ikinci aynasının yerini alan membranlar gibi hareketli parçaların kullanımına dayanıyordu. Membranın sapmaları, ayna mesafesinde ve dolayısıyla optik yol uzunluğunda bir değişikliğe yol açar. Bu aletler mekanik titreşimlere eğilimli olma dezavantajına sahiptir. Son yıllarda, katı FPE'ler kullanan optik mikrofonların geliştirilmesi ticari bir seviye20'ye ulaşmıştır. Hareketli parçaların kullanımından kaçınarak, ölçüm mesafeden Fabry-Pérot boşluğunun içindeki kırılma indisine değişti ve böylece sensörlerin sağlamlığı önemli ölçüde arttı.
Ticari olarak temin edilebilen hava aralıklı FPE'ler, prototipleme ve test etmenin yanı sıra yüksek hacimli üretim cihazı entegrasyonu için kabul edilebilir olanın ötesinde maliyetlidir. Bu tür FPE'leri inşa eden ve kullanan çoğu bilimsel yayın, imalat konusunu sadece asgari düzeyde tartışmaktadır21,22. Çoğu durumda, belirli ekipman ve makineler (örneğin, temiz odalar, kaplama tesisleri vb.) gereklidir; örneğin, tam fiber entegre FPE'ler için özel mikro işleme ekipmanı gereklidir. Üretim maliyetlerini azaltmak ve PTI kurulumlarına uygunluklarını artırmak için birden fazla farklı FPE konfigürasyonunun test edilmesini sağlamak için, aşağıdaki protokolde ayrıntılı olarak açıklanan yeni bir imalat yöntemi geliştirilmiştir. Yalnızca ticari olarak temin edilebilen, standart dökme optik ve telekom fiber optik bileşenler kullanılarak, üretim maliyetleri 400 € 'nun altına düşürülebilir. Standart fotonik ekipmanlarla çalışan her tesis, üretim planımızı yeniden üretebilmeli ve uygulamalarına uyarlayabilmelidir.

<table><tbody><tr><td>Otomatik Dengeli Fotoğraf Alıcısı Nirvana</td><td>New Focus, Inc.</td><td>2017</td><td>Dengeli Fotodedektör</td></tr><tr><td>Masaüstü lazer diyot / TEC kontrol cihazı, 1A / 96 W</td><td>Thorlabs</td><td>ITC4001</td><td></td></tr><tr><td>Kelebek lazer diyot montajı</td><td>Thorlabs</td><td>LM14S2</td><td></td></tr><tr><td>Sıkıştırma çatalı</td><td>Thorlabs</td><td>CF175</td><td></td></tr><tr><td>compactRIO</td><td>Ulusal Araçlar</td><td></td><td>Veri toplama için</td></tr><tr><td>Toz sökücü</td><td>RS Bileşenleri</td><td>168-1644</td><td></td></tr><tr><td>FC / APC - FC / APC Tek L-Braket Çiftleşme Kılıfı</td><td>Thorlabs</td><td>ADAFCB3</td><td>Birden fazla ihtiyaç duyulan</td></tr><tr><td>Fiber temizleme sıvısı</td><td>Thorlabs</td><td>RCS3</td><td></td></tr><tr><td>Fiber optik SM sirkülatör</td><td>AFW teknolojileri</td><td>CIR-3-15-L-1-2</td><td></td></tr><tr><td>Fiber optik SM bağlayıcı 1 x 2, 90/10</td><td>AFW teknolojileri</td><td>FOBC-1-15-10-L-1-S-2</td><td>Yalnızca dengeli fotodetektör kullanılıyorsa</td></tr><tr><td>Fiber optik SM izolatör</td><td>AFW teknolojileri</td><td>ISOD-15-L-1-2</td><td></td></tr><tr><td>Fiber optik depolama makaraları</td><td>Thorlabs</td><td>FSR1</td><td>Çoklu ihtiyaç</td></tr><tr><td>Sabit fiber optik zayıflatıcı</td><td>Thorlabs</td><td>FA15T-APC</td><td>Kullanılan farklı zayıflama seviyeleri</td></tr><tr><td>GRIN/Yüksük Kılıf, 1.818 mm İç Çap, 10 mm Uzunluk, Borosilikat Cam</td><td>Thorlabs</td><td>51-2800-1800</td><td>Fiber-GRIN-lens sistemi</td></tr><tr><td>Sırıtış Lens, & Oslash; 1,8 mm, 0,23 Adım, 8 derece, 1560 nm Tasarım Dalga Boyu, AR Kaplamalı: 1250 - 1650 nm</td><td>Thorlabs</td><td>GRIN2315A</td><td>Fiber-GRIN-lens sistemi</td></tr><tr><td>El tipi UV-LED lamba</td><td>RS Bileşenleri</td><td>220-6819</td><td>Yapıştırıcıyı sertleştirmek için lamba&nbsp;</td></tr><tr><td>Yüksek hassasiyetli sahne ve taban</td><td>Newport</td><td>9062-XM</td><td>Üç bağlantılı</td></tr><tr><td>Hortum konektörü</td><td>RS Bileşenleri</td><td></td><td>M5 dişli</td></tr><tr><td>Büyük Gonyometre, 44,5 mm Dönme Noktasına Mesafe, &ampln; 5 derece;, Metrik</td><td>Thorlabs</td><td>GNL18/M</td><td>İki gerekli</td></tr><tr><td>L-Braket Çiftleşme Kılıfı</td><td>Thorlabs</td><td>ADAFCB3</td><td></td></tr><tr><td>Manyetik düğme kelepçeleri</td><td>Thorlabs</td><td>BM075</td><td>Çoklu ihtiyaç duyulan</td></tr><tr><td>Mikrometre vidası</td><td>Newport</td><td>9355</td><td>Üç nedded</td></tr><tr><td>MIL-A-3920 Esnek Optik Yapıştırıcı, 1 oz.</td><td>Thorlabs</td><td>NOA61</td><td>UV ile kürlenen yapıştırıcı</td></tr><tr><td>Montaj Tabanı, 50 mm x 75 mm x 10 mm</td><td>Thorlabs</td><td>BA2/M</td><td></td></tr><tr><td>O-Halkalar</td><td>Haberkorn</td><td></td><td>Metinde verilen boyutlar</td></tr><tr><td>Pasif bileşenli fiber tepsi</td><td>Thorlabs</td><td>BFCT</td><td>Birden çok ihtiyaç duyulan</td></tr><tr><td>Kaide taban adaptörü</td><td>Thorlabs</td><td>BE1</td><td></td></tr><tr><td>at kuyruklu yüksük, & oslash; 1,8 mm, 8 derece, FC/APC, AR Kaplamalı: 1310/1550 nm</td><td>Thorlabs</td><td>SMPF0115-APC</td><td>Fiber-GRIN-lens sistemi</td></tr><tr><td>Direk tutucu</td><td>Thorlabs</td><td>PH30/M</td><td></td></tr><tr><td>Sonradan monte edilebilir ve eğik; 2,5 mm Yüksük Kelepçesi, M4 Tap</td><td>Thorlabs</td><td>FCM/M</td><td></td></tr><tr><td>Python</td><td>Python</td><td>3.9</td><td>Sayısal veri analizi yazılımı</td></tr><tr><td>Dik açılı braket</td><td>Newport</td><td>9062-A-M Kendinden</td><td></td></tr><tr><td>merkezlemeli lens yuvası</td><td>Thorlabs</td><td>SCL03</td><td></td></tr><tr><td>Silberschnitt 3001</td><td>Bohle&nbsp;</td><td>3001</td><td>Glas kesici seti</td></tr><tr><td>SM1 dişli standart kafes plakası</td><td>Thorlabs</td><td>CP33/M</td><td></td></tr><tr><td>UV kürleme cihazı</td><td>Formlabs</td><td>Form Cure</td><td></td></tr><tr><td>1550 nm 20 mW kelebek DFB lazer diyot</td><td>AeroDiyot</td><td>1550LD-5-0-0-2</td><td></td></tr><tr><td>3D yazıcı</td><td>Formlabs</td><td>3+</td><td></td></tr><tr><td>&Oslash; 1/2" UVFS Geniş Bant Hassas Pencere, Kaplamasız, t = 3 mm</td><td>Thorlabs</td><td>WG40530</td><td>Ara Parçaları</td></tr> <tr><td>ve Oslash; 1/2" Geniş Bant Dielektrik Ayna, 1280 - 1600 nm</td><td>Thorlabs</td><td>BB05-E04</td><td>Ayna</td></tr> <tr><td>ve Oslash; 1/2" 70:30 (R:T) UVFS Plaka Işın Ayırıcı, Kaplama: 1.2 - 1.6 &mikro; m, t = 3 mm</td><td>Thorlabs</td><td>BST06</td><td>Işın ayırıcı</td></tr></tbody></table>

düşük maliyetli, fiber bağlantılı ve hava aralıklı fabry-pérot etalon imalatı

Fabrication of a Low-Cost, Fiber-Coupled, and Air-Spaced Fabry-P&#233;rot Etalon

Fabry-Pérot etalonları (FPE) birçok uygulamada yolunu bulmuştur. Spektroskopi, telekomünikasyon ve astronomi gibi alanlarda, FPE'ler yüksek hassasiyetlerinin yanı sıra olağanüstü filtreleme yetenekleri için de kullanılır. Bununla birlikte, yüksek inceliğe sahip hava aralıklı etalonlar genellikle özel tesisler tarafından inşa edilir. Üretimleri temiz bir oda, özel cam işleme ve kaplama makineleri gerektirir, bu da ticari olarak temin edilebilen FPE'lerin yüksek bir fiyata satıldığı anlamına gelir. Bu makalede, fiber bağlantılı FPE'leri standart fotonik laboratuvar ekipmanı ile üretmek için yeni ve uygun maliyetli bir yöntem sunulmaktadır. Protokol, bu FPE'lerin inşası ve karakterizasyonu için adım adım bir rehber olarak hizmet etmelidir. Bunun, araştırmacıların çeşitli uygulama alanları için FPE'lerin hızlı ve uygun maliyetli prototiplemesini yapmalarını sağlayacağını umuyoruz. FPE, burada sunulduğu gibi, spektroskopik uygulamalar için kullanılır. Ortam havasındaki su buharının prensip ölçümlerinin kanıtı ile temsili sonuçlar bölümünde gösterildiği gibi, bu FPE, gazların eser konsantrasyonlarının fototermal tespiti için yeterli olan 15'lik bir inceliğe sahiptir.

Şekil 7'de görülebileceği gibi, iyi tanımlanmış bir yansıtma fonksiyonuna sahip bir FPE üretilebilir.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65174/65174fig07.jpg"> Şekil 7: Bitmiş FPE'nin ölçülen yansıtma fonksiyonu. FPE'nin yansıtma fonksiyonunu ölçmek için lazerin dalga boyu taramasına karşılık gelen bir sıcaklık taraması yapıldı. Bu, yarım maksimumdaki tam genişlik (FWHM) ve üretilen cihazın serbest spektral aralığı (FSR) gibi metrikleri değerlendirmek için kullanılır. Bağıl yansıma, FPE'yi geçtikten sonra fibere geri yansıyan ışığın göreceli oranını ifade eder. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65174/65174fig07large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
FPE'nin ölçülen metrikleri Tablo 1'de listelenmiştir ve aynı özelliklere sahip ideal bir etalonun hesaplanan değerleriyle karşılaştırılmıştır. İdeal bir FPE için formüller giriş bölümünde bulunabilir.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td></td>
			<td>Ölçülen</td>
			<td>İdeal FPE</td>
		</tr><tr><td>Finesse</td>
			<td>12.8</td>
			<td>17.1</td>
		</tr><tr><td>cesaret</td>
			<td>0,0268 mil</td>
			<td>0.0234 mil</td>
		</tr><tr><td>cesaret</td>
			<td>0.3441 mil</td>
			<td>0.4004 mil</td>
		</tr><tr><td>Duyarlılık</td>
			<td>14 1/nm</td>
			<td>21 1/nm</td>
		</tr></tbody></table>Tablo 1: Üretilen FPE etalonunun ölçülen ve hesaplanan metriklerinin karşılaştırılması.
Belirlenmiş bir uygulamanın yeteneğini doğrulamak için FPE, ortam havasındaki su buharının PTI ölçümleri için kullanılır. Bu nedenle, 1.364 nm dalga boyuna sahip bir uyarma lazeri, prob lazerine dik olarak hücre içine yönlendirilir. Her iki lazer de FPE içinde kesişir. Uyarma lazeri 125 Hz frekansında sinüzoidal olarak modüle edilir. Prob lazerini FPE'nin en dik eğiminde, sabit akım ile stabilize ederek, sensörün en yüksek hassasiyeti elde edilir. Su buharı ölçümleri için, hücre açık pencerelerle çalıştırılır ve bir referans cihazı tarafından ölçüldüğü gibi 13.762 ppmV konsantrasyonda ortam havasına maruz bırakılır (sıcaklık = 21.4 ° C, basınç = 979.9 hPa, bağıl nem =% 52.2). Sinyal, hızlı bir Fourier dönüşümü (FFT) vasıtasıyla çıkarılır ve Şekil 8'de gösterildiği gibi, uyarma lazeri kapalıyken arka plan sinyaliyle karşılaştırılır. Yaklaşık 5 ppmV (3σ) algılama sınırına karşılık gelen 7.000'den fazla sinyal-gürültü oranı elde edilebilir.
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65174/65174fig08.jpg"> Şekil 8: Ortam havasındaki su buharının PTI ölçümleri. Siyah renkte, 125 Hz lazer uyarımlı bir ölçümün FFT sinyali gösterilir. Mavi renkte, uyarılma olmadan arka plan sinyali tasvir edilmiştir. İç kısım, 125 Hz'de ölçülen tepeyi daha ayrıntılı olarak gösterir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65174/65174fig08large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Ek Kodlama Dosyası 1: Measurement_cell. SLDPRT. Ölçüm hücresi için CAD dosyası. Hücre, belirli uygulamanın gereksinimlerine uyarlanabilir ve daha sonra 3D yazdırılabilir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65174/measurement_cell.zip" target="_blank">Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Ek Kodlama Dosyası 2: cap_etalon. SLDPRT. Ölçüm hücresinin içindeki etalonu sabitlemek için CAD dosyası. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65174/cap_etalon.zip" target="_blank">Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Ek Kodlama Dosyası 3: cap_window. SLDPRT. Lazer pencerelerini ölçüm hücresine sabitlemek için CAD dosyası. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65174/cap_window.zip" target="_blank">Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.</a>

Bu protokol, iz gazı spektroskopisi gibi çeşitli uygulamalarla düşük maliyetli, ayrık, fiber bağlantılı ve hava aralıklı bir Fabry-Perot etalonunun yapımını açıklar. Üretim, standart optik laboratuvar ekipmanı bulunan herhangi bir tesiste mümkündür.

Düşük maliyetli, fiber bağlantılı ve hava aralıklı Fabry-Pérot etalon imalatı

Fabry-P&#233;rot etalons (FPE) have found their way into many applications. In fields such as spectroscopy, telecommunications, and astronomy, FPEs are ...

Elektrik Ölçüm ve Sensör Sistemleri Enstitüsü'ndeki doktora tezim kapsamında fototermal gaz ve aerosol sensörlerinin minyatürleşme potansiyelini değerlendirmek üzerine çalışıyorum. Fotonik sensörleri daha sağlam ve çok yönlü veya düşük maliyetli ve minyatür hale getirmek için çok çaba sarf edilir, ancak bu hedefleri gerekli seçicilik ve hassasiyetle birleştirmek oldukça zordur. Protokolümüzün temel avantajı, yöntemin kolay erişilebilirliğinden kaynaklanmaktadır.Temiz bir odaya veya özel makinelere ihtiyaç duymadan, protokolümüz standart fotonik ekipmanlarla uygun maliyetli prototipleme şansı sunar. Protokolümüzün, araştırmacıların çoklu etalon konfigürasyonlarının hızlı ve kolay bir şekilde prototiplenmesini ve uygun maliyetli bir şekilde yapılmasını sağladığını umuyoruz. Fotonik aerosol ve gaz sensörlerini minyatürleştirmek için çalışmaya devam edeceğiz.Yapılandırılmış ışık ve yapılandırılmış madde arasındaki etkileşimlerden yararlanarak yeni algılama ilkelerine odaklanacağız.

fabrication-low-cost-fiber-coupled-air-spaced-fabry-prot

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Terahertz frekanslarda metamalzemeler eşsiz fırsatlar sunuyoruz, ancak toplu olarak imal meydan okuyorlar. Biz ucuza endüstriyel ölçekte potansiyel metamalzemeler imal microstructured polimer optik lifler için üretim prosedürü adapte. Biz Terahertz plasmonik tepki gösterirler ~ 100 mikron, ayrılmış ~ 10 mikron çaplı indiyum tel içeren polimetilmetakrilat elyaf üretmek.

Fiber Çizim Yöntemi Kullanma Fabricating meta malzeme

Biz yeni bir dalga kılavuzu mekanizması olarak enine Anderson lokalizasyonu kullanan bir düzensiz polimer fiber optik geliştirmek ve karakterize. Bu mikrostrüktürlü fiber geleneksel fiber optik ışın yarıçapı ile karşılaştırılabilir bir yarıçaplı küçük lokalize ışın taşıma yapabilirsiniz.

Işık Enine Anderson lokalizasyonu Düzensiz Polimer Fiber Optik imalatı ve Karakterizasyonu

Yivli bir mikroakışkan kanaldan geçen iki bitişik sıvı, bir prepolimer çekirdeğinin etrafında bir kılıf oluşturmaya yönlendirilebilir; böylece hem şekil hem de kesit belirlenir. Tiyol tıklama kimyası gibi fotoinitiated polimerizasyon, çekirdek sıvısını önceden belirlenmiş boyut ve şekle sahip bir mikrofiber haline hızlı bir şekilde katılaştırmak için çok uygundur.

Önceden Tasarlanmış Boyut ve Şekle Sahip Polimerik ve Biyohidred Elyafların Mikroakışkan İmalatı

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

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

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

Optik Rezonatör ve Lazer Uygulamalarında Polimer Mikrokürelerin Üretimi

Bu iletişim kuralı bir su köprü ve onun aktivasyon olarak bir su lif üretimi ve tasarım açıklar. Deneme kapiller rezonanslar su fiber optik iletimini modüle gösterir.

Tasarım ve üretim bir optik fiber su

Multifoton mikroskopi, endoskopi ve fototıp potansiyel uygulamalar için özel bir düşük maliyetli, mod kilitli femtosaniye fiber lazer oluşturmak için bir yöntem sunulmaktadır. Bu lazer ticari olarak kullanılabilir parçalar ve temel birleştirme teknikleri kullanılarak inşa edilmiştir.

Multifoton Mikroskopisi için Tüm Normal Dağılımlı Femtosecond Fiber Lazerin Düşük Maliyetli Özel İmalat ve Mode-kilitli Çalışması

Biz dikey hizalanmış karbon nanotüp (CNT), ve organize nano ölçekli yüzey dokusu ile polimer mikro üretimi için ana kalıp olarak kullanımı mikro desenli imalatı için yöntemler sunuyoruz. CNT ormanları önemli ölçüde ambalaj yoğunluğu artar ve 3D şekillerin kendi kendini yöneten oluşumunu sağlayan yüzey, üzerine çözücü yoğunlaşması ile yoğunlaştırılmış edilir.

3D Karbon Nanotube mikroyapılar, Üretimi, Yoğunlaştırma ve Replica Kalıp

Bu protokol THz metamalzeme emiciler simülasyon, imalat ve karakterizasyonu özetliyor. Böyle emiciler, uygun bir sensör ile birleştiğinde, THz görüntüleme ve spektroskopi uygulamaları var.

THz metamalzeme Emiciler Simülasyon, Üretimi ve Karakterizasyonu

Öğrenin, düşük maliyetli fiber bağlantılı Fabry-Pérot etalon imalatını. Bu yöntem, iz gaz spektroskopisi ve fototermal sensör araştırmalarında hızlı prototipleme olanağı sunar.

Düşük maliyetli, fiber bağlantılı ve hava aralıklı Fabry-Pérot etalon imalatı

Daha fazla video keşfet