Fabbricazione e la sperimentazione di microfluidici optomechanical Oscillatori

L'obiettivo generale di questa procedura è quello di fabbricare e dimostrare oscillatori optomeccanici che operano con mezzi in fase fluida. Ciò si ottiene fabbricando prima risonatori optomeccanici microfluidici attraverso il riscaldamento e l'imbutitura di preforme capillari in vetro di silice fusa sotto illuminazione laser CO2. Il secondo passo consiste nel montare i dispositivi fabbricati per il test.

Successivamente, un laser a diodi viene utilizzato per pompare le modalità della galleria di sussurri ottici del dispositivo fabbricato per mezzo di una fibra ottica conica. In definitiva, l'analisi elettronica dello spettro dei segnali ottici in uscita viene utilizzata per mostrare l'interazione optomeccanica e il rilevamento attraverso modalità meccaniche nei fluidi. Questi dispositivi forniscono una capacità precedentemente non disponibile di eseguire esperimenti di meccanica opt con materiali in fase fluida.

In generale, le persone nuove a questo metodo avranno difficoltà a causa della fabbricazione, del processo, della necessità, della pratica e dei parametri di fabbricazione devono essere ottimizzati. La dimostrazione di questo metodo è fondamentale in quanto l'attuazione e l'identificazione della modalità optomeccanica sono difficili da padroneggiare. I risonatori microfluidici saranno fabbricati riscaldando e trafilando preforme capillari in vetro per realizzare questo primo allineamento.

Due stadi di traslazione lineare controllabili tramite software. Quindi si muovono lungo la stessa linea. Dovrebbero essere separati da alcuni centimetri in modo che il capillare possa essere esteso attraverso lo spazio.

I portacampioni sui tavolini devono essere allineati in modo da mantenere un capillare in asse. Lungo la linea di movimento delle tappe, il riscaldamento sarà effettuato da due laser CO2 prima di procedere. Adottare le opportune precauzioni di sicurezza per lavorare con laser ad alta potenza.

Quindi dirigere l'uscita dei laser in modo tale che mirino allo stesso punto nello spazio tra gli stadi lineari. Questo punto dovrebbe essere in un punto in cui un capillare sarà sospeso. Usa i blocchi del raggio per fermare i raggi dopo il punto bersaglio.

Utilizzare il software per il controllo simultaneo dei due stadi di traslazione e dei livelli di potenza dei due laser CO2. Per questa configurazione. I capillari affidabili vengono prodotti quando uno stadio si muove velocemente, circa 10 millimetri al secondo, e l'altro lentamente, circa 0,5 millimetri al secondo nella stessa direzione per alimentare più materiale nella zona di riscaldamento.

Entrambi i laser sono impostati a 4,5 watt per un periodo di preriscaldamento di tre secondi. Quindi cinque watt o più durante il processo di estrazione. Per fabbricare il risonatore utilizzare silice fusa, preforma capillare, tagliare una lunghezza che può raggiungere tra i due portacampioni sullo stadio di traslazione lineare da due a quattro centimetri.

Quindi, fissare il capillare ai portacampioni. Quindi la zona di destinazione del laser si trova all'incirca al centro della lunghezza del capillare. Procedere avviando il software di controllo.

Il laser preriscalda il capillare per tre secondi. Quindi il capillare viene tirato per circa 10 secondi. Al termine del processo, rimuovere il capillare aspirato maneggiando solo l'estremità spessa non aperta per evitare contaminazioni.

Appendere il capillare in modo che la superficie pulita del risonatore sia sospesa nell'aria. Crea capillari con diametri diversi variando i parametri di trazione e ripetendo il processo di fabbricazione per assicurarti che i capillari siano aperti. Lavorare con una pentola d'acqua poco profonda e una siringa.

Raccogli con cura un capillare finito e immergi un'estremità nell'acqua. Utilizzare la siringa per soffiare aria attraverso l'altra estremità. Le bolle d'aria indicano che il capillare è aperto.

Prima di testare i capillari, è necessario costruire un supporto per montarli. Per fare questo, taglia tre pezzi di vetro di un centimetro per 0,5 centimetri da vetrini. Inoltre, tagliare un pezzo di tre centimetri per mezzo centimetro anche da un vetrino.

Quindi utilizzare l'adesivo per l'incollaggio del vetro o la super colla per assemblare questi pezzi in un eha. Quindi tagliare da un capillare disegnato, una lunghezza che può coprire la distanza tra due rami adiacenti sul supporto a forma di U ed estendersi oltre di essi. Utilizzare un adesivo ottico per incollare il capillare in modo che le sue estremità si estendano oltre i due rami del supporto e il suo centro sia sospeso tra di loro.

Quindi polimerizzare l'adesivo ottico con una lampada polimerizzante UV a LED per tutto il tempo necessario. Circa 10 secondi procedere ottenendo un tubo di plastica con un diametro interno leggermente più grande del capillare. Inserire con cautela un tubo su ciascuna estremità del capillare montato.

Anche in questo caso, utilizzare l'adesivo ottico per sigillare la connessione tra il capillare e l'essiccazione con luce UV. Dopo l'indurimento, l'assemblaggio è pronto per il montaggio. Utilizzando il terzo ramo di vetro libero per bloccare la struttura in posizione.

Questo esperimento utilizza un laser a infrarossi accoppiato in fibra sintonizzabile con lunghezza d'onda collegato a un generatore di funzioni. Utilizzato per spazzare periodicamente le lunghezze d'onda del laser. L'uscita laser viene prima fatta passare attraverso un controller di polarizzazione.

Da lì, è accoppiato a una guida d'onda in fibra affusolata a banda di telecomunicazione monomodale che si avvicina a uno stadio di posizionamento nano. Dopo la fibra conica, la luce passa attraverso gli attenuatori per proteggere gli analizzatori a valle. Per questo esperimento, seguendo l'attenuatore, la luce viene diretta verso un fotorivelatore collegato a un analizzatore di spettro elettrico e a un oscilloscopio.

Inizia l'esperimento stabilizzando il laser e iniziando le scansioni della lunghezza d'onda del raggio laser. Quindi, recuperare il supporto del risonatore capillare montato sul supporto del risonatore capillare sullo stadio di posizionamento nano vicino alla fibra conica. Quindi traslare attentamente lo stadio per portare il risonatore a circa un micron dalla fibra affusolata per ottenere un accoppiamento evanescente.

Man mano che le lunghezze d'onda vengono spazzate, i cali nella trasmissione laser, in funzione del tempo visualizzato sull'oscilloscopio, indicano la presenza di accoppiamenti evanescenti e risonanze. Utilizzare l'analizzatore di spettro per cercare l'interferenza temporale tra la luce laser in ingresso e la luce diffusa. Questa nota di battito si verifica alla frequenza di oscillazione meccanica.

In questo esempio, una modalità meccanica a 24,94 megahertz viene eccitata nel capillare dal tentativo di pressione di radiazione di agganciarsi alla modalità ottica pertinente per un'oscillazione meccanica disattivando la scansione della frequenza laser e controllando la lunghezza d'onda del laser. In modalità a onda continua, i segnali periodici appariranno su un oscilloscopio quando è presente una modalità meccanica. Una volta padroneggiato, la fabbricazione del dispositivo e il test possono essere completati in circa 45 minuti se eseguiti correttamente.

Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare che il risonatore e la fibra affusolata non devono mai essere maneggiati manualmente, nemmeno con le pinzette. Questo per mantenere la pulizia delle superfici. Sin dal suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo della meccanica ottica delle cavità per esplorare nuove interazioni con fluidi e bioanaliti.