Konstruktion und Fertigung einer optischen Faser aus Wasser gemacht
Summary
Dieses Protokoll beschreibt die Entwicklung und Herstellung von einer Wasser-Brücke und die Aktivierung als eine Wasser-Faser. Das Experiment zeigt, dass Kapillare Resonanzen der Wasser-Faser optische Übertragung modulieren.
Abstract
In diesem Bericht erfolgt eine optische Faser von denen der Kern ausschließlich aus Wasser, während die Verkleidung Luft ist, entworfen und hergestellt. Im Gegensatz zu Solid-Verkleidung Geräte sind Kapillare Schwingungen nicht eingeschränkt, so dass die Faser Wände zu bewegen und vibrieren. Die Faser ist durch einen hohen Gleichstrom (DC) Spannung von mehreren tausend Volt (kV) zwischen zwei Stauseen, die einen schwimmenden Wasser-Thread, bekannt als Wasser Brücke schafft errichtet. Durch die Wahl von Mikropipetten ist es möglich, den maximalen Durchmesser und Länge der Faser zu steuern. LWL-Kupplungen an beiden Seiten der Brücke, aktivieren Sie es als ein Lichtwellenleiter, so dass Forscher, die Wasserwellen Faser Kapillare Körper durch Übertragung Modulation zu überwachen und daher Veränderungen der Oberflächenspannung abzuleiten.
Co begrenzend zwei wichtige Wellentypen, Kapillare und elektromagnetische, eröffnet einen neuen Weg der Forschung in die Wechselwirkungen zwischen Licht und Flüssigkeit-Wand Geräte. Wasser-von Mauern umgebene Abformverfahren sind eine Million mal weicher als ihre solide Pendants, entsprechend Verbesserung der Reaktion auf winzigen Kräfte.
Introduction
Seit dem Durchbruch von Glasfasern in Kommunikation, ausgezeichnet mit einem Nobelpreis 20091wuchs eine Reihe von Glasfaser-basierten Anwendungen neben. Fasern sind heute eine Notwendigkeit in Laser-Operationen2sowie in kohärenter Röntgenstrahlung Generation3,4, geführte Ton5 und Supercontinuum6. Natürlich erweitert die Forschung über Glasfaser von der Verwendung von Feststoffen in Nutzung von Flüssigkeiten zur optischen Welle Führung, wo flüssigkeitsgefüllte Mikrokanäle und Laminar-Flow die Transport-Eigenschaften einer Flüssigkeit mit den Vorteilen der optischen kombinieren Verhör7,8,9. Diese Geräte jedoch Klemmen Sie die Flüssigkeit zwischen Feststoffen und daher verbieten es, seinen eigenen Wave-Charakter, bekannt als Kapillare Welle auszudrücken.
Kapillarwellen, ähnlich wie beim werfen einen Steins in einen Teich zu sehen sind eine wichtige Welle in der Natur. Jedoch wegen der Hindernisse eine Flüssigkeit ohne Dämpfung der Oberfläche durch Kanäle oder Feststoffe zu kontrollieren, werden sie kaum für die Erkennung oder Anwendung verwendet. Im Gegensatz dazu hat das Gerät präsentiert in diesem Protokoll keine festen Grenzen; Es ist umgeben von und mündet in Luft, ermöglicht daher Kapillarwellen zu entwickeln, zu verbreiten und Wechselwirkung mit Licht.
Um eine Wasser-Faser herzustellen, es ist notwendig, um ein Technik, bekannt als die schwimmende Water Bridge zurückzukehren erstmals 189310berichtet, wo zwei Becher gefüllt mit destilliertem Wasser und mit einer Hochspannungsquelle verbunden bilden eine fluidische, Wasser fadenförmige Verbindung zwischen den beiden11. Wasser-Brücken erreichen bis zu einer Länge von 3 cm12 oder so dünn wie 20 nm13. Für die physische Herkunft hat sich gezeigt, dass Oberflächenspannungen sowie dielektrische Kräfte, beide sind verantwortlich für die Durchführung der Brücke Gewicht14,15,16. Aktivieren Sie die Wasser-Brücke als eine Wasser-Faser, wir verbinden Licht mit ein adiabatisch konische Kieselsäure Faser17,18 und mit einem Silika Faser Objektiv19. Ein solches Gerät kann optische, akustische und Kapillare Wellen, so dass es vorteilhaft für Multi-Wave-Detektoren und Lab-on-Chip-20,21,22 Anwendungen hosten.
Protocol
Representative Results
Discussion
Abschließend möchte ich sagen, den großen Vorteil und die Einzigartigkeit dieser Technik schafft eine Faser die Gastgeber drei verschiedene Arten von Wellen: Kapillare, akustische und optische. Alle drei Wellen schwingen in verschiedenen Regimen, die Möglichkeit für Multi-Wave-Detektoren eröffnet. Luftgetragene Nanopartikeln beeinflussen beispielsweise die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten. Bereits in der aktuellen Phase ist es möglich, Änderungen der Oberflächenspannung durch Variationen in der Kapillare …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Forschung wurde durch des israelischen Ministeriums für Wissenschaft, Technologie & Raum unterstützt; ICore: israelische Excellence Center “Circle of Light” Nr. 1802/12 zu gewähren, und durch die israelische Wissenschaftsstiftung gewähren Nr. 2013/15. Die Autoren danken für die hilfreiche Bearbeitung Karen Adie Tankus (KAT).
Materials
| Deioniyzed Water | 18MOhm resistance | ||
| Micropipettes, Borosilicate Glass, round, inner diameter 850 micron | Produstrial.com | #133260 | |
| Micropipettes, Borosilicate Glass, round, inner diameter 150 micron | Produstrial.com | #133258 | |
| High voltage, low current source, 3kV with 5 mA. | Bertan | Model 215 | |
| High voltage, low current source, 8 kV with 0.25 mA. | Home build | ||
| Optical fiber | Corning | HI 780 C | 5 meter |
| Optical fiber | Thorlabs | FTO 30 | 5 meter |
| Optical fiber | Thorlabs | FTO 30 | 5 meter |
| Fiber coupled laser | FIS | SMF 28E | |
| Photoreceiver | New Port/ New Focus | 1801-FS | with fiber connection |
| Oscilloscope | Agilent Technologies | DSO-X 3034A | |
| 2 Degree of freedom tilt stagestage | New Port/ New Focus | M-562F-TILT | |
| 3Degree of freedom linear micro translation stage | New Port/ New Focus | M-562F-XYZ | |
| A set of magnets | |||
| Objective 5X | Mitutoyo | MY5X-802 | |
| Objective 20 x | Mitutoyo | MY20X-804 | |
| Zoom | Navitar | 12x Zoom | |
| Microscope tube | Navitar | 1-6015 standard tube | |
| Isopropanol | Sigma Aldrich | 67-63-0 | Spec Grad |
| 2 x Bare Fiber holder | Thorlabs | T711-250 | |
| 2 x Translational Stage | Thorlabs | DT12 | |
| Block of PMMA for fabricating the water reservoir and pipette holder | 150 x 60 x 10 mm | ||
| PTFE-Tape | Gufero | 240453 | |
| Fiber coupled, cw Laser Light Source | New Port/ New Focus | TLB-6712 | 765-781 nm |
References
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