Tillverkning och testning av Microfluidic optomechanical oscillatorer

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
0 Comments
  CITE THIS  SHARE 
Engineering

Your institution must subscribe to JoVE's Engineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Summary

Cite this Article

Copy Citation

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Cavity optomekanik experiment som parametriskt par de phonon lägen och fotonlägen har undersökts i olika optiska system inklusive microresonators. Men på grund av de ökade akustiska strålningsförluster under direkt flytande nedsänkning av optomechanical enheter, nästan alla publicerade optomechanical experiment har utförts i fast fas. Denna uppsats behandlar ett nyligen infört ihålig mikroflödes optomekanisk resonator. Detaljerad metodik är anordnad för att tillverka dessa ultra-high-Q microfluidic resonatorer, utför optomekanisk testning, och mäta strålning tryckdriven andningsläge och SBS-drivna Whispering Gallery läges parametriska vibrationer. Genom att begränsa vätskor inuti kapillär resonator, är hög mekanisk och optisk kvalitet faktorer samtidigt bibehålls.

Introduction

Cavity optomekanik studerar parametriska kopplingen mellan phonon lägen och fotonlägen i microresonators med hjälp av strålningstryck (RP) 1-3 och stimulerad Brillouinspridning (SBS) 4-6. SBS-och RP-mekanismer har visats i många olika optiska system, såsom fibrer 7, mikrosfärer 4,6,8, toroider 1,9, och kristallina resonatorer 5,10. Genom denna foton phonon koppling, både kyla 11 och excitation 6,10 av mekaniska lägen har påvisats. Men nästan alla rapporterade optomekanik experiment med fasta faser av materia. Detta beror på att direkt vätske nedsänkning av optomechanical anordningar resulterar i avsevärt ökad strålnings akustisk förlust på grund av den högre impedansen hos vätskor jämfördes mot luft. Dessutom, i vissa situationer dissipativa förlustmekanismer i vätskor får överskrida de strålnings akustiska förluster.

Recently, var en ny typ av ihåliga optomekanisk oscillator med en mikrokapillär geometri infördes 12-15, och som genom sin konstruktion är utrustat för mikroflödesexperiment. Diametern på denna kapillär moduleras längs dess längd för att bilda multipla "bottle resonatorer 'som samtidigt begränsar optiska viska-gallery resonanser 16 liksom mekaniska resonansmoder 17. Flera familjer av mekaniska resonanslägen deltar, däribland andningslägen, vin-glas lägen och viskar-galleri akustiska lägen. Vin-glas Den (stående-våg) och viskar-galleri akustisk (travelling-wave) reson bildas när en vibration med heltal multipel av akustiska våglängder sker runt enheten omkrets. Ljus är evanescent kopplad till de optiska viska-gallery moder dessa "flaskor" med hjälp av en avsmalnande optisk fiber 18. Inneslutning av vätskan inuti 19,20 kapillär resonator, sommotsätter sig utanför den, möjliggör hög mekanisk och optisk kvalitet faktorer samtidigt, vilket möjliggör den optiska excitering av mekaniska lägen medelst både RP-och SBS. Såsom har visats, dessa mekaniska excitationer kan tränga in i vätskan inuti anordningen 12,13, som bildar ett gemensamt fast-vätskeresonansläge, vilket möjliggör en opto-mekaniska gränssnittet till fluidic miljö inom.

I denna uppsats beskriver vi tillverkning, RP och SBS manövrering, och representativa mätresultat för denna roman optomekanisk systemet. Särskilda material och verktygslistor finns också.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Fabrication of Ultra-high-Q Microfluidic Resonatorer

  1. Beredning av kapillär tillverkning setup
    1. Tillverka microfluidic optomekanisk resonatorn på följande sätt -. Värm en glaskapillär förform med cirka 10 W CO 2 laserstrålning vid 10,6 | im våglängd, och dra ut den upphettade kapillären linjärt med hjälp av motoriserade stadier översättnings Figur 1 visar arrangemanget av den linjära överförings stadier, lasrar och placeringen av kapillär förformen innan dragprocessen.
    2. Program lämplig automatisering för att samtidigt styra de två CO2-lasrar (för uppvärmning) och de två linjära steg. De två linjära steg utföra dragningsprocessen för laseruppvärmd kapillär.
    3. En av de linjära steg måste vara snabb (t.ex. 5 mm / sek) för den linjära sträckningsförfarandet. Flöde i mer material till upphettningszonen med det andra, långsammare linjärt steg(T ex 0,5 mm / sek) eftersom kapillären förformens material blir utarmad under dragningsprocessen.
    4. Rikta in provhållare på de linjära steg längs både vertikala och horisontella axlar.
    5. Rikta noggrant både CO 2 laserstrålar så att de vänder sig till samma plats i rymden (mellan provhållare i). En bit av kort papper eller värmekänsligt papper är användbar för denna process. Glöm inte att använda ögonskydd för lasersäkerhet. Sänk inte ögonen till bordsnivå. Använd lämpliga balkblock, rök avgaser, och brandskydd.
    6. Välj rimliga parametrar för ritningsprocessen. Till exempel, följande parametrar tillförlitligt producera en bra kapillär storlek - 10 mm / sek draghastighet, 0,5 mm / sek inmatningshastighet, 3 sek förvärmning tid, 4,5 W förvärmning befogenheter för både laser, samt 5 W värme befogenheter för både laser .
    7. Modulering av den lasereffekt under dragning kan användas för att styra kapillärradie längdled under dragnings process för att bilda de "flask" resonatorer. Ett exempel visas i figur 2d. Välj rätt modulationsparametrar: 3 Hz frekvens, 6 W och 3 W för lasereffekter, och 50% duty cycle.
  2. Tillverkning av mikroflödes optomekaniska resonatorer
    1. Skär ett tillräckligt långt segment (ca 2-4 cm) av smält kiseldioxid kapillär så att den kan nå de två hållare fästa till de linjära steg översättnings.
    2. Montera kapillär provet på provhållare på ett sådant sätt att lasers målzonen är ungefär i mitten av kapillären. Justera CO2 laser justering vid behov.
    3. Dra kapillär med hjälp av de parametrar som anges i 1.1.6. Först förvärma kapillär för ett par sekunder (figur 2a), och sedan dra den med eller utan lasermodulering (parametrar i 1.1.7) efter behov.
    4. Ta det dras kapillär (figur 2b) från provhållaren. Hantera provet med handskar vid tvåtjock slutar bara, för att inte förorena den rena resonator ytan.
    5. Vary sträck parametrar att fabricera kapillärer med olika diametrar. Vanligtvis ytterdiameter varierar från 30 nm till 200 nm, beroende på dragförhållanden.
  3. Montering av fabricerade anordningen för testning
    1. Förbered en E form glashållare (Figur 2c). Skär tre 1 cm x 0,5 cm och en 3 cm x 0,5 cm glas bitar från glasskivor. Sätta ihop dem till en E form med glas lim eller superlim.
    2. Skär en längd av mikroflödes kapillär ur den dras provet. Denna längd bör vara längre än avståndet mellan två angränsande glas grenar på E sockel.
    3. Limma mikrokapillär enheten i hållaren med hjälp av optisk lim samtidigt se till att hålla en del hängande frisk mellan två grenar av E sockel. Bota den optiska limmet med en LED UV-härdande ljuskälla för 10 sek. Siffror 2coch 2d visar den färdiga produkten.
    4. Försiktigt in båda ändarna av monterade resonator i två något större plaströr (t.ex. 200 nm i innerdiameter). Lim-och UV-härdning båda ändar till plaströren med optiskt lim.
    5. Kläm fast E form struktur från den tredje (gratis) glas filial till en fastspänd monteringsanordning för att testa. Den optiska kvalitetsfaktor i den slutliga mikroflödes resonator beror på hur väl tillverknings lasrar var i linje och hur stabil deras effektnivåer var.

2. Experimentuppställning för optomechanical Testing

  1. Tillverkning av avsmalnande optisk fiber
    1. Förbered en single-mode telekom-bandet optisk fiber av önskad längd (t.ex. ett par meter). Fiber segment bör vara tillräckligt lång för att vara både monterade i det avsmalnande området och ansluten till inställnings (Figur 4). Den avsmalnande Metoden beskrivs här liknar det som är suggested och demonstreras i 22.
    2. Anslut ställdes fibersegment till resten av experimentuppställning med användning av vilket som helst lämpligt fiberskarvningsmetod.
    3. Montera skarvade fibersegmentet på två linjära avdragare som möter varandra.
    4. Skala av fiberjacka i mitten av den monterade fiberfragment att exponera beklädnad område. Det är där avsmalning kommer att tillverkas. Rengör avskalade området med metanol.
    5. Slå på den avstämbara lasern visa realtidsöverföring på ett oscilloskop. Se till att ställa dämpare så att fotodetektorer inte är skadade.
    6. Placera ett smalt munstycke vätgas brännare omedelbart under unjacketed del av fibern. Följ alla rekommenderade säkerhetsföreskrifter vid arbete med trycksatta brandfarliga gaser som väte. Andra "ren förbränning" källor för låga eller keramiska värmeelement kan också användas.
    7. Innan du tänder upp gasen, kontrollera flödet så att lågan inte blir förstora (en 1-2 cm lång flamma är tillräcklig). Observera att lågan är huvudsakligen osynlig, men kan ses som ett svagt orange glöd i ett mörkt rum. Flödeshastigheten väte bör vara inställd på en punkt där tände lågan på lämpligt sätt kommer att mjuka glasfibern.
    8. Lys upp lågan. Så fort lågan är på, börja dra fibern med hjälp av motordrivna stadier. Lämpliga draghastighet beror på flödeshastigheten av vätgas och närheten av flamman. OBS: Överföring genom fibern kommer att börja visa tids svängning beteende som drar fortsätter. Detta indikerar multimodekoppling.
    9. När oscillerande beteende stannar och visar en oföränderlig signal över tiden, sluta dra och avstängning lågan omedelbart. Detta är när enkelmod avsmalning erhålles. Kontrollera transmissionen. Om överföringen är för låg, upprepa från 2.1.1. med modifierad gasflöde, flamma storlek och låga placering. Ibland kunde låg transmission bero på dålig anpassning i steg 2.1.3. eller på grund av förorenadion av den exponerade beklädnad.
    10. Om resulte transmission genom kona är tillfredsställande, vänta några minuter för att kyla ned konan.
    11. Inspektera avsmalningen under ett mikroskop. För 1.550 nm operativ våglängd, är typisk diameter av single-mode kona i storleksordningen 1-2 um.
  2. Taper-koppling till WGR och söka efter elektroniska signaler som indikerar vibrationer
    1. Ställ in experimentet i den konfiguration som visas i figur 3. Mekaniska vibrationer kan alstras genom både SBS-och RP med samma experimentella konfigurationen. För att tydligt upptäcka back-spridda signalerna som i fallet med bakåt SBS 4,21, använder en cirkulationspump mellan kona och avstämbara lasern.
    2. Innan du sätter på avstämbara IR laser, se till att ställa dämpare på plats så att fotodetektorer inte är skadade.
    3. Sätt på och stabilisera den avstämbara IR laser. En funktionsgenerator används för att svepa frekvensen för den inmatade IRlaser.
    4. Montera resonator hållaren på en nanopositioning skede. Noggrant bringa resonatorn nära den avsmalnande fibern i syfte att erhålla evanescent koppling. Eftersom laserfrekvensen sveps, kommer optiska resonanser visas som doppar i sändning i oscilloskopet, som i figur 2b av 22.
    5. Anslut fotodetektorutgången till en elektrisk spektrumanalysator (ESA), där kan observeras den tidsmässiga störningar (dvs. slå not) mellan ingångslaserljus och spritt ljus. Denna tidsmässiga störningar inträffar vid den mekaniska svängningsfrekvens. Den "peak hold"-funktion på spektrumanalysator är ofta användbart i första sökning för mekaniska vibrationer.
    6. Använd högre ineffekt när de utför den första sökning för mekaniska vibrationer, i synnerhet när vätskor finns inuti enheten. OBSERVERA: Normalt är tillräcklig för att excitera meka ineffekt i storleksordningen 100 pW till anordningenical vibration.
    7. Om mekanisk svängning observeras, försöka låsa till det relevanta optiska läget genom att stänga skanning laserfrekvensen och styrning av laservåglängd i CW mod. Här, både oscilloskop och spektrumanalysator är användbara i tandem. Periodiska signaler uppträder på oscilloskopet när ett mekaniskt läge finns, såsom framgår av fig. 5 och 1,6.

3. Mätning optomechanical Vibrationer

  1. Optisk och elektronisk signatur av strålningstryck (RP) lägen
    1. Som beskrivits i 2.2, kommer mekaniska svängningar iakttas vid konan och enheten är rätt kopplade, enheten optiska och mekaniska lägen har tillräckliga Q-faktorer, och tillräcklig input optisk effekt tillhandahålls. Om svängningar i intervallet 10 MHz - 1 GHz inte iakttas, försök att ändra polarisation för att undersöka olika resonanser, eller öka ineffekten från avstämbara lasern för attvinna den lägsta tröskeln för svängning. Vid ökning av ineffekten, alltid vara noga med att inte mätta fotodetektorer. Också, enligt beskrivningen i 8, är kopplingsavstånd en nyckelfaktor för spännande olika RP lägen.
    2. Om mekaniska lägen fortfarande inte iakttas, försök att mäta den optiska kvalitetsfaktor. För microfluidic optomechanical resonatorer, Resultaten visar att optisk kvalitet faktor 10 6 är tillräcklig för att excitera parametriska oscillationer 13.
      OBS: Vanligtvis kommer RP lägen manifestera som elektroniska svängningar på spektrumanalysator tillsammans med sina övertoner, som visas i figur 5 Representativa resultat kommer att diskuteras i avsnitt 4..
    3. Använd en scanning Fabry-Perot-interferometer eller högupplösande optisk spektrumanalysator för att detektera den optiska sidband som genereras på grund av amplitud och fas-modulering, som i sin tur induceras genom den periodiska hålighet deformation. Ett exempel mätning kan vara seen i figur 3hett.
  2. Optisk och elektronisk signatur av viskande-galleri akustiska lägen
    1. Den akustiska frekvensen av bakåt SBS för kvartsglas är ungefär 11 GHz när en 1,5 mikron pumplaser används 4,23. Använd en cirkulationspump som övervakar back-spritt ljus och ett litet mått av Rayleigh-spridda pump, observera elektroniska signaler för dessa vibrationslägen. Använd en högupplösande optisk spektrumanalysator för att lösa det spridda ljuset. Ett exempel mätningen visas i figur 2 av 4.
    2. Använd takten noterar mellan framåt spritt ljus och pumplaser för att observera lägre frekvens (sub-1 GHz) viskande-galleri akustiska lägen.
    3. På grund av den lägre mekanisk styvhet i andningsriktningen, är signalen från SBS ibland svagare än signalen från RP lägena. Återigen, sopa lasern vid låg hastighet, och använd "peak hold" på respektrom analysator för att hjälpa till med att hitta det SBS-signalen.
    4. Observera att till skillnad från RP-upphetsad andningslägen, gör SBS-excite viskande-galleri akustiska lägen inte uppvisar övertoner i de optiska och elektroniska spektra (såvida kaskad excitation sker 4,24). Istället bara en Stokes sidband visas för SBS lägen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Kapillärerna framställda enligt denna metod är tunna (mellan 30 ^ m och 200 | im), klar och mycket flexibel, men är tillräckligt robusta för direkt hantering. Det är viktigt att skydda den yttre ytan av den kapillära enheten mot damm och vatten (fukt) i syfte att upprätthålla en hög optisk kvalitetsfaktor (Q). Genom att doppa en ände av kapillären i vatten och blåsa luft genom kapillären med hjälp av en spruta, kan det verifieras huruvida kapillären är genom eller huruvida spärrades av under tillverkningen på grund av överhettning.

En inställningsbar laser kan användas för att undersöka de optiska steg av fabricerade anordningen med hjälp av avsmalnande fibervågledare koppling. I detta test är skarpa optiska resonanser väntat indikerar hög optisk Q-faktor. En ytterligare indikation för hög Q-faktor är den termiska utvidgningen av de optiska lägen 25.

När RP-manövrerad parametrisk oscillation sker, harmoni cs hos det mekaniska läget kommer att ses i det optiska spektrumet erhållas på utgångsporten hos den avsmalnande vågledaren. Detta sker på grund av det stora modulationsdjup av amplitud-och fasmodulering av ljuset, som orsakas av de mekaniska vibrationer. Exempel på typiska observerade elektriska spektrum ses i figur 5a och även i 1. Ett oscilloskop spår av signalen uppvisar periodiska beteende (figur 5b). Finita elementanalys kan åberopas för att modellera mekaniska lägen i systemet, för att bekräfta att den observerade optiska modulering motsvarar en eigenmechanical frekvens. SBS drivna mekaniska lägen är lätt identifieras genom frånvaron av övertoner av den grundläggande mekaniska signalen, eftersom endast en enda Stokes sidband genereras 6. Dessa moder förekommer typiskt vid högre frekvenser än de RP lägena, även om låga frekvenser är också möjliga.

"> Figur 1
Figur 1. Schematisk av kapillär drag installationen. Mikroflödes optomekaniska resonatorer är hämtade från en större kapillär preform fäst två linjära steg medan glaset värms upp av CO2-laser. Båda laserstrålar är noggrant anpassad till samma plats på kapillär. Flytta riktning och relativa hastigheter på de linjära steg indikeras av pilarna. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 2
Figur 2. Optomechanical flaska resonator tillverkning. (A) Den kapillära preformen är pul ledde vid en konstant hastighet under det att den upphettas med hjälp av CO 2 laserstrålning. Notera glödande regionen är lasern målpunkten (där balkarna upphetta kiseldioxid). När den önskade längden och diametern har uppnåtts, (b) stoppa linjärt steg rörelse och vrid lasrarna av. Den drog kapillär är tunn, klar, och mycket flexibel. (C) Anställ en E form glasstruktur för att montera mikrokapillär resonator enheten enligt beskrivningen i avsnitt 1.3. Den optomekanisk flaska resonatorn är nu redo att tas till den experimentella uppställningen och ansluten till slang som kommer att ge analyter. (D) Scanning elektronmikroskopbild av den fabricerade optomekanisk flaskan resonator. Resonator radie och väggtjocklek kan varieras efter behov. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

s "> Figur 3
Figur 3. Schematisk bild av test installationen. Ljuset är övergående kopplas in i resonatorn genom en avsmalnande fiber. En avstämbar IR-laser (1,520-1,570 nm) används som ljuskälla och finjusteras för att matcha en vald optiska moden hos resonatorn. Mekaniska vibrationer aktiveras av ljus i resonatorn orsaka modulering av ingångs ljuset vid den mekaniska vibrationsfrekvensen. De elektriska fälten för den optiska pump-och vibrations spritt ljus i framåtriktningen störa tidsmässigt på fotodetektorn (PD) i slutet av den avsmalnande fibern. En kryssen not mellan de två optiska signalerna genereras således genom den optiska effekt-till-ström-transduktion som sker i fotodetektorn. Denna stryk kan observeras på en elektrisk spektrumanalysator (ESA). En scanning Fabry-Perot-kavitet (FPC) och optisk spektrumanalysator (OSA) kan också användas to direkt observera de optiska sidband som genereras på grund av modulering. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 4
Figur 4. Kopplings ljus från en fiber till mikro resonator. E form struktur monteras strax ovanför den avsmalnande fiber så att ljuset kan övergående kopplas in i resonatorer. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 5
Figur 5. g> Representativa resultat. (A) en andnings mekanisk läge vid 24,94 MHz i mikrokapillär exciteras av centrifugal strålningstryck av ljus som cirkulerar i en optisk läge. Modulering av ingångsljus genom denna mekaniska vibrationer är observerbara på ett elektriskt spektrumanalysator genom beat-note generering på en fotodetektor placeras i framåtspridningsriktningen (se figur 3). (B) Ett oscilloskop spår av fotodetektorns utsignal (dvs. sänd effekt) visar den periodiska tidsmässiga störningar av den ingående ljus och spritt ljus. (C) Finita elementsimulering för motsvarande andningsläget bekräftar att den observerade optiska modulering motsvarar en eigenmechanical frekvens. Färgerna representerar deformation och simuleringen är skivad på kapillär mittpunkten för presentation.s.jpg "target =" _blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 6
Figur 6. Den mekaniska frekvens presenteras som en funktion av vätsketäthet. Samma mekaniska läget mäts på samma enhet med olika koncentrationer av sackaros lösningar som finns inuti. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Vi har tillverkat och testat en ny enhet som broar mellan hålighet optomekanik och mikrofluidik genom att använda hög-Q optiska resonanser för att väcka (och förhöra) mekanisk vibration. Det är förvånande att flera exciteringsmekanismer finns i samma enhet, vilket genererar en mängd olika mekaniska vibrationslägen i mängder som spänner över 2 MHz till 11.300 MHz. Radialstrålningstryck stöder både vinglas lägen och andningslägen i 2-200 MHz-span, Forward stimulerad Brillouinspridning tillåter mekanisk viskande Gallery lägen i 50-1,500 MHz, och slutligen retar bakåt stimulerad Brillouinspridning mekaniska viskande Gallery lägen nära 11.000 MHz .

De metoder som beskrivs i det pågående arbetet möjliggör tillverkning av dessa mikroflödes resonatorer med extremt hög optisk kvalitet faktorer på omkring 10 8. Samtidigt eftersom vätskor nu begränsas inom enheten, acoustic förluster under kontroll och att enheten kan bibehålla en hög mekanisk kvalitet faktor också. Med denna plattform, har vi visat att de densitetsändringar hos en fluid som inryms inuti anordningen kan beräknas (Figur 6). För att till fullo förstå den opto-mekaniska-fluidic koppling som gör detta, kommer det framtida arbetet involverar multiphysical modellering av enheten.

Det finns några praktiska utmaningar som är förknippade med denna tillverkningsmetod. Till exempel måste det kapillära materialet vara en god absorbator för 10,6 ^ m CO 2 laserstrålning så att den kan värma upp tillräckligt för att dra processen skall äga rum. I detta avseende är det material som har testats för kapillär tillverkning är kiseldioxid och kvarts. Dessutom är den cirkulära symmetrin av kapillären som dikteras av den relativa effektbalansen mellan de två lasrar som används vid tilldelningen dragsteget, och genom placeringen av capillary i laser målzonen. Eftersom den cirkulära symmetrin av enheten är en viktig parameter för att upprätthålla hög optisk och mekanisk kvalitet faktor, förskjutning av kapillär förformen i CO2 laser pulszon innan du drar eller under dragning kan vara ett problem och man måste vara uppmärksam för att hålla detta under kontroll.

Å andra sidan ger denna tillverkningsmetod en stor flexibilitet vid tillverkning av kiselbaserade optomekaniska kapillär resonatorer. Genom modulering av CO2 laser makt, kan varieras kapillär diameter helt enkelt för att passa tillämpningen. On demand avståndet mellan närliggande flaska resonatorer är möjligt tack vare den höga graden av datorstyrning. Slutligen tillhandahåller kontroll av hastigheten för dragning och graden av "foder" av kapillären förformen en enkel ratt för styrning av kapillär diameter.

Sammanfattningsvis är det kiselbaserade mikrokapillär plattform som beskrivsen låg kostnad, högkvalitativ optisk och optomekanisk system som kan appliceras på en mängd olika studier med icke-fast fas material, inklusive supravätskor och bio-analyter såsom levande celler. Dessa enheter kan dessutom utnyttja den mycket stora mängd litteratur på ytakustiskt avkänning av gaser och vätskor. Som ett resultat av detta är en möjliggörande teknik för optiska analystillämpningar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

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

  1. Carmon, T., Rokhsari, H., Yang, L., Kippenberg, T., Vahala, K. Temporal Behavior of Radiation-Pressure-Induced Vibrations of an Optical Microcavity Phonon Mode. Physical Review Letters. 94, (22), (2005).
  2. Rokhsari, H., Kippenberg, T., Carmon, T., Vahala, K. J. Radiation-pressure-driven micro-mechanical oscillator. Optics Express. 13, (14), 5293-5301 (2005).
  3. Kippenberg, T. J., Rokhsari, H., Carmon, T., Scherer, A., Vahala, K. J. Analysis of Radiation-Pressure Induced Mechanical Oscillation of an Optical Microcavity. Physical Review Letters. 95, (3), 033901 (2005).
  4. Tomes, M., Carmon, T. Photonic Micro-Electromechanical Systems Vibrating at X-band (11-GHz) Rates. Physical Review Letters. 102, (11), (2009).
  5. Grudinin, I. S., Matsko, A. B., Maleki, L. Brillouin lasing with a CaF2 whispering gallery mode resonator. Physical Review Letters. 102, (4), 043902 (2009).
  6. Bahl, G., Zehnpfennig, J., Tomes, M., Carmon, T. Stimulated optomechanical excitation of surface acoustic waves in a microdevice. Nature Communications. 2, (403), (2011).
  7. Dainese, P., Russell, Stimulated Brillouin scattering from multi-GHz-guided acoustic phonons in nanostructured photonic crystal fibres. Nature Physics. 2, (6), 388-392 (2006).
  8. Carmon, T., Cross, M. C., Vahala, K. J. Chaotic Quivering of Micron-Scaled On-Chip Resonators Excited by Centrifugal Optical Pressure. Physical Review Letters. 98, (16), 167-203 (2007).
  9. Armani, D., Min, B., Martin, A., Vahala, K. J. Electrical thermo-optic tuning of ultrahigh-Q microtoroid resonators. Applied Physics Letters. 85, (22), 5439-5441 (2004).
  10. Savchenkov, A. A., Matsko, A. B., Ilchenko, V. S., Seidel, D., Maleki, L. Surface acoustic wave opto-mechanical oscillator and frequency comb generator. Optics Letters. 36, (17), 3338-3340 (2011).
  11. Bahl, G., Tomes, M., Marquardt, F., Carmon, T. Observation of spontaneous Brillouin cooling. Nature Physics. 8, (3), 203-207 (2012).
  12. Bahl, G., Kim, K. H., Lee, W., Liu, J., Fan, X., Carmon, T. Brillouin cavity optomechanics with microfluidic devices. Nature Communications. 4, (1994), (1994).
  13. Kim, K. H., et al. Cavity optomechanics on a microfluidic resonator with water and viscous liquids. Light: Science and Applications. available: http://arxiv.org/abs/1205.5477 (2013).
  14. Sumetsky, M., Dulashko, Y., Windeler, R. S. Optical microbubble resonator. Optics Letters. 35, (7), 898-900 (2010).
  15. Lee, W., et al. A quasi-droplet optofluidic ring resonator laser using a micro-bubble. Applied Physics Letters. 99, (9), 091102-091103 (2011).
  16. Junge, C., Nickel, S., O’Shea, D., Rauschenbeutel, A. Bottle microresonator with actively stabilized evanescent coupling. Optics Letters. 36, (17), 3488-3490 (2011).
  17. Bahl, G., Fan, X., Carmon, T. Acoustic whispering-gallery modes in optomechanical shells. New Journal of Physics. 14, (11), 115026 (2012).
  18. Cai, M., Painter, O., Vahala, K. Observation of Critical Coupling in a Fiber Taper to a Silica-Microsphere Whispering-Gallery Mode System. Physical Review Letters. 85, (1), 74-77 (2000).
  19. Burg, T. P., Manalis, S. R. Suspended microchannel resonators for biomolecular detection. Applied Physics Letters. 83, (13), 2698-2610 (2003).
  20. Burg, T. P., et al. Weighing of biomolecules, single cells and single nanoparticles in fluid. Nature. 446, (7139), 1066-1069 (2007).
  21. Li, J., Lee, H., Chen, T., Vahala, K. J. Characterization of a high coherence, Brillouin microcavity laser on silicon. Optics Express. 20, (18), (2012).
  22. Knight, J. C., Cheung, G., Jacques, F., Birks, T. A. Phase-matched excitation of whispering-gallery-mode resonances by a fiber taper. Opt. Lett. 22, (15), 1129-1131 (1997).
  23. Boyd, R. W. Nonlinear Optics. Acad. Press. (2003).
  24. Li, J., Lee, H., Vahala, K. J. Microwave synthesizer using an on-chip Brillouin oscillator. Nature Communications. 4, (2097), (2013).
  25. Carmon, T., Yang, L., Vahala, K. Dynamical thermal behavior and thermal self-stability of microcavities. Optics Express. 12, (20), 4742-4750 (2004).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Video Stats