제작 및 미세 유체 광 기계 발진기의 테스트
Summary
Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.
Abstract
포논 모드와 광자 모드 파라 메트릭 커플 microresonators 등 다양한 광학 시스템에서 조사 된 실험 optomechanics로 구멍. 그러나, 광 기계 장치를 직접 액침 동안 증가 음향 방사 손실의 거의 모든 출판 광 기계 실험은 고체 상태에서 수행되었다. 본 논문은 최근에 도입 된 중공 미세 광 기계 공진기에 대해 설명합니다. 자세한 방법은, 이러한 초고 Q 미세 공진기를 제작 광 기계 테스트를 수행하고, 방사선 압력 중심의 호흡 모드와 SBS 기반 속삭이는 갤러리 모드 파라 메트릭 진동을 측정하기 위해 제공됩니다. 모세관 공진기 내부에 액체를 구속함으로써, 높은 기계 및 광학 품질 요소를 동시에 유지됩니다.
Introduction
공동 optomechanics로 방사선 압력 (RP) 1-3에 의해 microresonators에서 포논 모드와 광자 모드 사이의 파라 메트릭 커플 링을 연구하고 브릴 루앙 산란 (SBS) 4-6 자극. SBS와 RP 메커니즘은 섬유 7, 마이크로 4,6,8, 토 로이드 1.9 및 결정 공진기 5,10 등 다양한 광학 시스템에서 입증되었습니다. 이 광자 – 포논 결합을 통해 모두 11 및 기계 모드의 여기 6,10 냉각이 입증되었다. 그러나, 거의 모든 실험은 물질의 고체 단계에 있습니다 optomechanics로 보도했다. 때문에 액체의 높은 임피던스를 크게 증가 복사 청각 손실의 광 기계 장치의 결과를 직접 액침 공기와 비교하기 때문입니다. 또한, 일부 상황에서 액체의 소산 손실 메커니즘은 음향 방사 손실을 초과 할 수있다.
Recently, 마이크로 모세관 형상 중공 광 기계 발진기의 새로운 유형은 12 ~ 15을 소개하고, 디자인에 의해 미세 유체 실험에 장착되어있다. 이것은 모세관의 직경은 동시에 광 위스퍼 갤러리 공명 (16)뿐만 아니라 기계적 공진 모드 (17)를 한정 체류 '병 공진기'를 형성하기 위해 그 길이를 따라 변조된다. 기계 공진 모드의 여러 가족 호흡 모드, 와인 글라스 모드, 속삭이는 갤러리 음향 모드를 포함, 참여. 음향 파장의 정수 배와 진동 장치 둘레 발생하면 와인 – 유리 (서 파)와 속삭이는 화랑 음향 (진행파)는 공명이 형성된다. 빛은 순간적 테이퍼 광섬유 (18)에 의해이 '병'의 광학 속삭이는 갤러리 모드로 연결된다. 19,20 모세관 공진기 내부의 액체의 한정 등그 외측에 대향, RP와 SBS 모두에 의해 기계적 형태의 광 여진을 허용 동시에 높은 기계적 및 광학적 품질 요인을 가능하게한다. 도시 한 바와 같이, 이러한 기계적 음원 정보 따라서 내의 유체 환경 광 – 기계적 인터페이스를 가능하게하는 공유 고액 공진 모드를 형성하는 장치 (12, 13) 내에 유체에 침투 할 수있다.
본 논문에서 우리는이 소설 광 기계 시스템에 대한 제조, RP와 SBS의 작동, 대표 측정 결과를 설명합니다. 특정 재료와 도구 목록도 제공됩니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
우리는 제조 및 자극 (및 심문) 기계적 진동 높은-Q 광 공진을 이용하여 공동 optomechanics로와 미세 유체 사이에 다리를 새 장치를 테스트했습니다. 그것은 11,300 MHz로 2 메가 헤르츠에 걸쳐 가격을 기계적 진동 모드의 다양한 생성하는 여러 여기 메커니즘은 매우 동일한 장치에서 사용할 수있는 것은 놀라운 일이다. 원심 방사선 압력이 2-200 MHz의 범위에서 포도주 잔으로 한 잔 모드와 호흡 모드를 모?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was funded by Startup funding from the University of Illinois at Urbana-Champaign, DARPA ORCHID program through a grant from AFOSR, the National Science Foundation through grant CMMI-1265164, and the National Science Foundation Graduate Research Fellowship program. We acknowledge enlightening discussions with Prof. Jack Harris, Prof. Pierre Meystre, Dr. Matt Eichenfield, Prof. Taher Saif, and Prof. Rashid Bashir.
Materials
| 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) | |
| 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) |
Referências
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