Fabrication et les essais de microfluidiques opto oscillateurs

1Mechanical Science and Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign, 2Electrical Engineering and Computer Science, University of Michigan, 3Biomedical Engineering, University of Michigan
Published 5/29/2014
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Engineering

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Han, K., Kim, K. H., Kim, J., Lee, W., Liu, J., Fan, X., et al. Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators. J. Vis. Exp. (87), e51497, doi:10.3791/51497 (2014).

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Abstract

Cavité optomécanique expériences paramétrique coupler les modes de phonons et les modes de photons ont été étudiés dans différents systèmes optiques, y compris microrésonateurs. Expériences opto Toutefois, en raison de l'augmentation des pertes radiatives acoustiques pendant immersion liquide directe de dispositifs opto-mécaniques, presque tous publiés ont été réalisées en phase solide. Cet article traite d'un opto microfluidique creux résonateur récemment introduit. Méthodologie détaillée est fournie pour fabriquer ces résonateurs microfluidiques ultra-haute Q, effectuer des tests de optomécanique, et mesurer le rayonnement mode de respiration commandé par la pression et mode de galerie vibrations paramétriques SBS-entraînés. En limitant les liquides à l'intérieur du résonateur capillaire, facteurs élevés mécanique et optique de qualité sont maintenues simultanément.

Introduction

optomécanique de cavité étudie le couplage paramétrique entre les modes de phonons et les modes de photons dans microrésonateurs au moyen de la pression de radiation (RP) 1-3 et la diffusion Brillouin stimulée (SBS) 4-6. SBS et des mécanismes de RP ont été mises en évidence dans de nombreux systèmes optiques différents, tels que des fibres, des microsphères 7 4,6,8, 1,9 tores, et des résonateurs cristallins 5,10. Grâce à ce couplage photon-phonon, à la fois de refroidissement 11 et l'excitation de 6,10 modes mécaniques ont été démontrés. Cependant, presque tous ont déclaré optomécanique expériences sont à des phases solides de la matière. C'est parce que l'immersion liquide directe des dispositifs opto-mécaniques dans les résultats considérablement augmenté la perte acoustique radiatif en raison de l'impédance plus élevée de liquides par rapport à l'air. En outre, dans certaines situations, les mécanismes de pertes dissipatives dans les liquides peuvent dépasser les pertes radiatives acoustiques.

Récemment, un nouveau type de creux opto-oscillateur avec une géométrie de micro-capillaire a été introduit 12-15, et qui, par conception est équipé pour des expériences microfluidiques. Le diamètre de ce capillaire est modulé sur sa longueur pour former de multiples «résonateurs de bouteille» qui confinent simultanément optiques chuchotement galerie résonances 16 ainsi que les modes de résonance mécaniques 17. Familles multiples de modes de résonance mécaniques participent, y compris les modes de respiration, modes vin en verre, et les modes acoustiques chuchotement galerie. Le verre de vin (onde stationnaire) et chuchotement galerie acoustique (à ondes progressives) résonances sont formés lorsqu'une vibration avec un multiple entier de longueurs d'onde acoustique se produit autour de la circonférence de l'appareil. La lumière est couplé de manière évanescente dans les chuchotements-gallery modes optiques de ces «bouteilles» au moyen d'une fibre optique effilée 18. Le confinement du liquide à l'intérieur du résonateur 19,20 capillaire, en tant queopposition à l'extérieur, permet à des facteurs élevés simultanément mécanique et optique de qualité, ce qui permet l'excitation optique des modes mécaniques par l'intermédiaire d'à la fois RP et SBS. Comme on l'a représenté, ces excitations mécaniques sont capables de pénétrer dans le fluide à l'intérieur du dispositif 12,13, formant un mode de résonance solide-liquide commune, permettant ainsi une interface opto-mécanique à l'intérieur de l'environnement fluidique.

Dans cet article, nous décrivons la fabrication, RP et SBS actionnement, et les résultats de mesure représentatifs de ce nouveau système opto-mécanique. Matériels et outils listes spécifiques sont également prévues.

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Protocol

1. Fabrication de Ultra-haut-Q microfluidiques résonateurs

  1. Préparation de l'installation de fabrication de capillaire
    1. Fabriquer la opto résonateur microfluidique de la façon suivante -. Chauffer une préforme capillaire en verre avec environ 10 W de CO rayonnement 2 laser à 10,6 microns de longueur d'onde, et d'en tirer le capillaire chauffé linéairement en utilisant des platines de translation motorisés figure 1 montre la disposition de la traduction linéaire étapes, les lasers, et l'emplacement de la préforme capillaire avant le processus de tirage.
    2. logiciel d'automatisation adapté du programme pour contrôler simultanément les deux 2 lasers CO (pour le chauffage) et les deux étapes linéaires. Les deux étapes linéaires exécutent le procédé d'étirage pour le tube capillaire au laser est chauffé.
    3. L'une des platines de translation doit être rapide (par exemple, 5 mm / s) pour le processus de dessin linéaire. Alimenter en matériau plus à la zone de chauffage avec le second, plus lent étage linéaire(Par exemple de 0,5 mm / s) puisque le matériau capillaire de la préforme se épuisée pendant le processus de traction.
    4. Alignez les supports d'échantillons sur les platines linéaires le long des deux axes verticaux et horizontaux.
    5. Alignez soigneusement les deux CO 2 faisceaux laser de telle sorte qu'ils visent au même endroit dans l'espace (entre les détenteurs de l'échantillon). Un morceau de papier-carton ou de papier sensible à la chaleur est utile pour ce procédé. Ne pas oublier d'utiliser des lunettes de protection pour la sécurité laser. Ne baissez pas les yeux au niveau de la table. Utilisez des cales de faisceau, échappement de fumée, et la protection incendie.
    6. Sélectionnez des paramètres raisonnables pour le processus de dessin. Par exemple, les paramètres suivants produisent de manière fiable une bonne taille capillaire - 10 mm / s vitesse de traction, de 0,5 mm / s alimentation en vitesse, 3 secondes de temps de préchauffage, 4,5 W préchauffage pouvoirs pour les lasers, et 5 puissances W de chauffage pour les deux lasers .
    7. La modulation de la puissance du laser pendant la traction peut être utilisé pour contrôler le rayon de capillaire de la longueur au cours de la pro d'étirageprocessus pour former les résonateurs «bouteille». Un exemple est montré sur la figure 2d. Sélectionnez les paramètres de modulation appropriés: 3 fréquences Hz, 6 W et 3 W pour des puissances laser, et le cycle de service de 50%.
  2. Fabrication de résonateurs opto microfluidiques
    1. Couper un temps suffisamment long segment (environ 4.2 cm) de capillaire en silice fondue de telle sorte qu'elle peut atteindre les deux supports fixés aux platines de translation linéaire.
    2. Monter l'échantillon capillaire sur les supports d'échantillon de telle sorte que la zone cible du laser est à peu près au milieu du capillaire. Réajuster l'alignement laser CO 2 si nécessaire.
    3. Tirez le capillaire en utilisant les paramètres comme indiqué dans 1.1.6. Première préchauffer le capillaire pendant quelques secondes (Figure 2a), puis tirez-le avec ou sans modulation du laser (paramètres 1.1.7) selon les besoins.
    4. Retirer le capillaire étiré (figure 2b) à partir du support d'échantillon. Le manipuler avec des gants à deuxd'épaisseur se termine uniquement, afin de ne pas contaminer la surface du résonateur propre.
    5. Varier les paramètres de traction à fabriquer capillaires de diamètres différents. Typiquement, le diamètre externe varie de 30 um à 200 um en fonction des conditions de traction.
  3. Montage de l'appareil fabriqué pour les tests
    1. Préparer un support de verre E de forme (figure 2c). Couper trois 1 cm x 0,5 cm et 3 cm une morceaux de verre x 0,5 cm à partir de lames de verre. Les assembler en une forme de E en utilisant un adhésif de verre ou superglue.
    2. Couper une longueur de capillaire microfluidique de l'échantillon tiré. Cette longueur doit être supérieure à la distance entre deux branches adjacentes de verre sur le support E de forme.
    3. Collez le dispositif de micro-capillaire sur le support en utilisant un adhésif optique tout en veillant à garder une partie intacte suspendu entre deux branches de la porte E de forme. Durcir l'adhésif optique avec une source de lumière LED UV durcissement pendant 10 sec. Figures 2cet 2d montrent le produit fini.
    4. Insérez soigneusement les deux extrémités du résonateur monté en deux tubes en matière plastique légèrement plus grands (par exemple de 200 um de diamètre interne). Colle et traitement UV deux extrémités pour les tubes en plastique avec de la colle optique.
    5. Fixer la structure E de forme de la troisième (gratuit) branche de verre à un dispositif de montage serré pour les tests. Le facteur de qualité du résonateur optique microfluidique final dépend de la façon dont les lasers de fabrication ont été alignées et la stabilité de leurs niveaux de puissance étaient.

2. Installation expérimentale pour les essais optomécanique

  1. Fabrication de fibre optique effilée
    1. Préparer un mode unique de télécommunications en bande fibre optique de longueur désirée (par exemple, quelques pieds). segment de fibre doit être suffisamment long pour être monté à la fois dans la zone de rétrécissement et reliée à l'installation (figure 4). La méthode conique expliqué ici est similaire à ce qui est suggested et démontrée dans 22.
    2. Connecter le segment de fibre préparé au reste du dispositif expérimental utilisant n'importe quel procédé commode fibre-épissage.
    3. Monter le segment de fibre épissé sur deux extracteurs linéaires qui se font face.
    4. Dénuder la gaine de fibre dans le centre du fragment de fibre monté pour exposer la zone de gainage. C'est là cône sera fabriqué. Nettoyez la zone décapée avec du méthanol.
    5. Allumez le laser accordable pour voir l'émission en temps réel sur un oscilloscope. Veillez à régler les atténuateurs de sorte que photodétecteurs ne sont pas endommagés.
    6. Placer une buse étroite brûleur de gaz hydrogène immédiatement au-dessous de la partie non gainé de la fibre. Suivez toutes les procédures de sécurité recommandées lorsque vous travaillez avec des gaz inflammables sous pression comme l'hydrogène. D'autres sources de combustion "propre" de flamme ou de chauffage en céramique peuvent également être utilisés.
    7. Avant d'allumer le gaz, vérifier le débit de sorte que la flamme ne sera pas tropgrande (une flamme 1-2 cm de hauteur est suffisante). Notez que la flamme est la plupart du temps invisible mais peut être considéré comme une lueur orange pâle dans une pièce sombre. Le débit d'hydrogène doit être réglé à un point où la flamme allumée va adoucir adéquatement la fibre de verre.
    8. Allumez la flamme. Dès que la flamme est allumée, commencer à tirer la fibre en utilisant les étapes motorisés. Vitesse de traction approprié dépend du débit de gaz d'hydrogène et de voisinage de la flamme. REMARQUE: La transmission par la fibre va commencer à montrer le comportement d'oscillation temporelle comme tirant continue. Ceci indique un fonctionnement multimode.
    9. Lorsque comportement oscillatoire s'arrête et affiche un signal immuable au fil du temps, cessez de tirer et turn-off de la flamme immédiatement. C'est alors monomode conique est obtenue. Vérifiez la transmission. Si la transmission est trop faible, répéter la procédure à partir de 2.1.1. avec un taux de modification de débit de gaz, la taille de flamme, et l'emplacement de la flamme. À l'occasion, une faible transmission pourrait être dû à un mauvais alignement à l'étape 2.1.3. ou en raison de contaion de la gaine exposée.
    10. Si la transmission résultant à travers le cône est satisfaisante, attendre quelques minutes pour refroidir la bougie.
    11. Inspecter la bougie sous un microscope. Pour les longueurs d'onde 1550 nm opérationnel, diamètre typique de la conicité monomode est de l'ordre de 1-2 um.
  2. Taper couplage de GTR et la recherche de signaux électroniques indiquant la vibration
    1. Mettre en place l'expérience dans la configuration représentée sur la figure 3. Vibrations mécaniques peuvent être générés à la fois par l'ABS et RP par la même configuration expérimentale. Afin de détecter clairement les signaux rétrodiffusés comme dans le cas de l'arrière-SBS 4,21, utiliser un circulateur entre cône et laser accordable.
    2. Avant de mettre le laser accordable infrarouge, assurez-vous de mettre en place des atténuateurs de sorte que photodétecteurs ne sont pas endommagés.
    3. Allumez et stabiliser le laser accordable infrarouge. Un générateur de fonction est utilisé pour balayer la fréquence de l'IR d'entréelaser.
    4. Montez le support de résonateur sur une scène de nanopositionnement. Ramener ensuite avec précaution le résonateur à proximité de la fibre conique afin d'obtenir un couplage évanescent. Comme la fréquence du laser est balayée, résonances optiques apparaissent comme trempettes dans la transmission de l'oscilloscope, comme dans la figure 2b de 22.
    5. Connectez la sortie de photodétecteurs à un analyseur de spectre électrique (ESA), où l'interférence temporelle (c.-à-battement de note) entre la lumière laser d'entrée et la lumière diffusée peut être observée. Cette interférence temporelle se produit à la fréquence d'oscillation mécanique. La fonction "peak hold" sur l'analyseur de spectre est souvent utile dans la recherche initiale de vibrations mécaniques.
    6. Utilisez une plus grande puissance d'entrée lors de la recherche initiale de vibrations mécaniques, en particulier lorsque des liquides sont présents à l'intérieur du dispositif. REMARQUE: En général, la puissance d'entrée de l'ordre de 100 mW à l'appareil est suffisante pour exciter mécavibration iCal.
    7. Si oscillation mécanique est observée, tenter de se synchroniser sur le mode optique pertinent en désactivant le balayage de fréquence du laser et à commander la longueur d'onde du laser en mode CW. Ici, à la fois oscilloscope et un analyseur de spectre sont utiles en tandem. Signaux périodiques apparaissent sur ​​l'oscilloscope lorsqu'un mode mécanique est présente, comme on le voit sur ​​la figure 5 et 1,6.

3. Mesure opto-mécanique Vibrations

  1. Signature optique et électronique de la pression de radiation (RP) des modes
    1. Comme décrit à la section 2.2, les oscillations mécaniques seront observés quand le cône et le dispositif sont correctement couplés, les modes optiques et mécaniques périphériques possèdent Q-facteurs suffisants, et un apport suffisant puissance optique est fourni. Si oscillations dans la gamme de 10 MHz - 1 GHz ne sont pas respectées, la tentative de changer la polarisation pour examiner les différentes résonances, ou augmenter la puissance d'entrée de laser accordable afin desurmonter le seuil minimum pour l'oscillation. En augmentant la puissance d'entrée, toujours être prudent de ne pas saturer les photodétecteurs. En outre, comme il est décrit au point 8, la distance de couplage est un facteur clé pour les différents modes de RP excitants.
    2. Si les modes mécaniques ne sont toujours pas respectées, essayez mesure du facteur de qualité optique. Pour résonateurs optomécaniques microfluidiques, les résultats montrent que le facteur de qualité optique de 10 6 est suffisante pour exciter les oscillations paramétriques 13.
      NOTE: Habituellement, les modes de RP se manifesteront oscillations comme électroniques sur l'analyseur de spectre accompagnés de leurs harmoniques, comme on le voit sur ​​la figure 5 résultats représentatifs seront discutés dans la section 4..
    3. Utiliser un balayage de Fabry-Perot ou à haute résolution analyseur de spectre optique afin de détecter les bandes latérales optiques qui sont générés en raison de la modulation d'amplitude et de phase, qui est à son tour la cavité induite par déformation périodique. Un exemple de mesure peut être seen figure 3h de 1.
  2. Signature optique et électronique de modes acoustiques chuchotement galerie
    1. La fréquence acoustique d'arrière-SBS de verre de silice est d'environ 11 GHz lors d'un laser de pompe de 1,5 micron est utilisé 4,23. Utilisez un circulateur qui surveille la lumière diffusée en retour et une petite quantité de pompe diffusée de Rayleigh, d'observer des signaux électroniques pour ces modes de vibration. Utiliser un analyseur de spectre optique à haute résolution pour résoudre la lumière diffusée. Un exemple de mesure est représenté sur la figure 2 sur 4.
    2. Utilisez la note de battement entre la lumière diffusée vers l'avant et le laser de pompe à observer fréquence inférieure (sous-1 GHz) des modes acoustiques chuchotement galerie.
    3. En raison de la rigidité mécanique plus faible dans la direction de la respiration, le signal de SBS est parfois plus faible que le signal à partir des modes de RP. Encore une fois, balayer le laser à faible vitesse, et utiliser "peak hold" sur le spectrhum analyseur pour aider à trouver le signal SBS.
    4. Notez que contrairement modes de respiration RP-excité, modes acoustiques chuchotement galerie SBS-excités ne présentent pas d'harmoniques dans le spectre optique et électronique (sauf excitation cascade se déroule 4,24). Au lieu de cela une seule bande latérale Stokes apparaît pour les modes SBS.

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Representative Results

Les capillaires produites par cette méthode sont minces (entre 30 um et 200 um), claire et très souple, mais sont suffisamment solides pour la manipulation directe. Il est important de protéger la surface extérieure du dispositif capillaire contre la poussière et à l'eau (humidité), afin de maintenir un haut facteur de qualité optique (Q). En plongeant une extrémité du capillaire dans l'eau et souffler de l'air à travers le tube capillaire au moyen d'une seringue, on peut vérifier si le capillaire à travers ou s'il a été scellé lors de sa fabrication en raison d'une surchauffe.

Un laser accordable peut être utilisé pour sonder les modes optiques du dispositif fabriqué au moyen d'un couplage de guide d'onde à fibre effilée. Dans ce test, résonances optiques acérées sont attendus indiquant facteur Q élevé optique. Une indication supplémentaire à facteur Q élevé est l'élargissement thermique des modes optiques 25.

Lorsque RP actionné oscillation paramétrique a lieu, harmonisation cs du mode mécanique sera vu dans le spectre optique obtenu sur le port de sortie du guide d'ondes effilé. Ceci est dû à la grande profondeur de modulation de l'amplitude et de la phase de modulation de la lumière, causée par les vibrations mécaniques. Exemples de spectre électrique généralement observé sont visibles dans la figure 5a et aussi 1. Une trace de l'oscilloscope du signal présente un comportement périodique (figure 5b). L'analyse d'éléments finis peut être invoquée pour modéliser les modes mécaniques du système, pour confirmer que la modulation optique observé correspond à une fréquence eigenmechanical. Modes mécaniques SBS entraînés sont facilement identifiés par l'absence d'harmoniques du signal mécanique fondamentale, car seule une bande latérale unique Stokes est généré 6. Ces modes se produisent généralement à des fréquences plus élevées que les modes de RP, bien que les basses fréquences sont aussi possibles.

"> Figure 1
Figure 1. Schématique de la configuration du capillaire de traction. Optomécaniques Les résonateurs microfluidiques sont tirés d'une plus grande préforme capillaire fixé à deux platines de translation tandis que le verre est chauffé par le laser à CO 2. Les deux faisceaux laser sont soigneusement alignées au même endroit du capillaire. Direction de déplacement et les vitesses relatives des étapes linéaires sont indiquées par les flèches. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2
Figure 2. Optomécanique bouteille résonateur fabrication. (A) La préforme capillaire est pul conduit à une vitesse constante tout en étant chauffé au moyen de CO 2 d'un rayonnement laser. Notez la région éclatante est l'endroit cible laser (où les faisceaux chauffent la silice). Lorsque la longueur et le diamètre requis sont atteints, (b) arrêter le mouvement de la scène linéaire et tourner les lasers hors tension. Le capillaire tiré est mince, claire et très flexible. (C) Utiliser une structure de verre E de forme pour monter le dispositif micro-capillaire de résonateur, comme décrit dans la section 1.3. La bouteille résonateur optomécanique est maintenant prêt à être pris pour le dispositif expérimental et relié à un tube qui fournira des analytes. (D) en microscopie électronique à balayage de la bouteille fabriquée opto résonateur. rayon de résonateur et de l'épaisseur de paroi peuvent être modifiées selon les besoins. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

s "> Figure 3
Figure 3. Schématique de la configuration d'essai. Lumière évanescente est couplée dans le résonateur par l'intermédiaire d'une fibre effilée. Un laser accordable infrarouge (1,520-1,570 nm) est utilisé comme source de lumière et est affiné pour correspondre à un mode optique choisie du résonateur. Les vibrations mécaniques actionnés par la lumière dans le résonateur à cause de la modulation de la lumière d'entrée à la fréquence de vibration mécanique. Les champs électriques de la pompe optique et de la lumière diffusée de vibration dans la direction vers l'avant temporellement interfèrent sur le photodétecteur (PD) à la fin de la fibre effilée. Une note de battement entre les deux signaux optiques est ainsi générée par la transduction optique-puissance qui se déroule actuellement dans le photodétecteur. Ce passage à tabac peut être observé sur un analyseur de spectre électrique (ESA). Un balayage cavité de Fabry-Perot (FPC) et un analyseur de spectre optique (OSA) peuvent également être utilisés to observer directement les bandes latérales optiques qui sont générés en raison de la modulation. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 4
Figure 4. Couplage de la lumière à partir d'une fibre de micro résonateur. La structure E de forme est monté juste au-dessus de la fibre conique afin que la lumière peut être couplé de manière évanescente dans les résonateurs. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 5
Figure 5. g> Les résultats représentatifs. (a) Un mode mécanique respiratoire à 24,94 MHz dans le micro-capillaire est excité par la pression de radiation centrifuge par la lumière circulant dans un mode optique. La modulation de la lumière d'entrée par cette vibration mécanique est observable sur un analyseur de spectre électrique grâce à la génération de battement note sur un photodétecteur placé dans la direction avant-diffusion (voir figure 3). (B) Une trace d'oscilloscope du signal de sortie de photodétecteur (puissance transmise ie) montre l'interférence temporelle périodique de la lumière d'entrée et la lumière diffusée. (C) la simulation par éléments finis pour le mode de respiration correspondant confirme que la modulation optique observé correspond à une fréquence eigenmechanical. Couleurs représentent la déformation et la simulation est découpé à la mi-parcours capillaire pour la présentation.s.jpg "target =" _blank "> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 6
Figure 6. La fréquence mécanique est présentée en fonction de la densité du fluide. Le même mode mécanique est mesurée sur le même appareil avec différentes concentrations de solutions de saccharose présents à l'intérieur. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

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Discussion

Nous avons fabriqué et testé un nouveau dispositif qui relie entre optomécanique de cavité et de la microfluidique en utilisant des résonances optiques haute Q pour exciter (et interroger) les vibrations mécaniques. Il est surprenant que de multiples mécanismes d'excitation sont disponibles dans le même dispositif, ce qui génère une variété de modes de vibration mécanique à des taux couvrant 2 MHz à 11 300 MHz. La pression de radiation centrifuge prend en charge les modes de verre à vin et des modes de respiration dans la durée 2-200 MHz, avant la diffusion Brillouin stimulée permet galerie de chuchotement mécanique modes de la gamme 50-1,500 MHz, et enfin, en arrière la diffusion Brillouin stimulée excite des modes de galerie mécaniques près de 11 000 MHz .

Les méthodes qui sont décrites dans les travaux en cours permettent la fabrication de ces résonateurs microfluidiques avec des facteurs de qualité optique à ultra-haute d'environ 10 8. Simultanément, depuis liquides sont maintenant confinés à l'intérieur de l'appareil, acpertes oustic sont mis sous contrôle et le dispositif est en mesure de maintenir un facteur de qualité mécanique élevée ainsi. Grâce à cette plate-forme, nous avons démontré que les variations de densité d'un fluide contenu dans le dispositif peuvent être mesurées (figure 6). Afin de bien comprendre le couplage opto-mécano-fluidique qui permet cela, les travaux futurs impliquera modélisation multiphysique de l'appareil.

Il ya quelques problèmes pratiques associés à ce procédé de fabrication. Par exemple, le matériau capillaire doit être un bon amortisseur pour le CO 2, le rayonnement laser de 10,6 microns de manière à pouvoir chauffer suffisamment pour que le processus de tirage puisse avoir lieu. À cet égard, les matériaux qui ont été testés pour la fabrication capillaire sont de la silice et le quartz. En outre, la symétrie circulaire du capillaire est dictée par l'équilibre de puissance relative entre les deux lasers qui sont utilisés au cours de l'étape de traction, et par la localisation de la capillary dans la zone cible du laser. Depuis la symétrie circulaire de l'appareil est un paramètre clé pour le maintien de facteur de qualité optique et mécanique, défaut d'alignement de la préforme capillaire dans la zone cible laser CO 2 avant de tirer ou lors de la traction peut être un sujet de préoccupation et de soins doivent être prises pour conserver ce titre contrôle.

D'autre part, ce procédé de fabrication donne une grande souplesse dans la fabrication de résonateurs opto capillaires à base de silice. En modulant la puissance du laser CO 2, le diamètre du capillaire peut être modifié très facilement pour s'adapter à l'application. Sur l'espacement de la demande entre résonateurs adjacents bouteille est possible grâce au degré élevé de contrôle de l'ordinateur. Enfin, le contrôle de la vitesse de tirage et le taux de "feed in" de la préforme capillaire fournit un bouton pour commander facilement le diamètre des capillaires.

En conclusion, la plate-forme de micro-capillaire à base de silice tel que décrit est, un système optique et opto-mécanique à rendement élevé à faible coût qui peut être appliquée à une variété d'études avec des matériaux non solides, y compris les phases superfluides, et les bio-analytes tels que les cellules vivantes. Ces dispositifs peuvent en outre tirer parti de la très abondante littérature sur la détection d'ondes acoustiques de surface de gaz et de liquides. Par conséquent, il s'agit d'une technologie qui permet pour des applications de détection optique.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Tunable IR laser Newfocus TLB-6328
Photodetectors Newfocus 1811-FC (Low speed 125MHz) / 1611-FC-AC (High speed 1GHz)
Optical fiber Corning SMF28
Silica capillary PolyMicro TSP700850
10.6 um wavelength CO2 laser Synrad 48-1KWM and 48-2KWM
UV-curing optical adhesive Thorlabs NOA81
Tubing Tygon EW-06418-01
Syringes B-D YO-07940-12
Needles Weller KDS201P
Electrical spectrum analyzer Agilent Technologies N9010A (EXA Signal Analyzer)
Electrical spectrum analyzer Tektronix 6114A (RSA, Real-time spectrum analyzer)
Optical spectrum analyzer Advantest Q8384
Oscilloscope Tektronix DPO 4104B-L
Gold mirrors II-VI Infrared 836627
Linear stage (slow) DryLin H1W1150
Linear stage (fast) PBC Linear MTB055D-0902-14F12
Fabry Perot optical spectrum analyser Thorlabs SA 200-14A (FSR: 1.5 GHz)

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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