回音壁模式聚合物微光学电场传感器的发展
Summary
光子微传感器的高灵敏度的开发用于电场检测。该传感器利用介质球的光学模式。在外部电场扰动球体形态，导致在其光学模式的变化的变化。的电场强度的测定通过监测这些光的变化。
Abstract
已收到显着的电介体的微腔的光学模式的关注，近年来其潜在的在广泛的应用范围。的光学模式经常被称为“窃窃私语画廊模式”（WGM），或“形态依赖共振”（MDR）的，并表现出高的光学质量因素。微腔的光学谐振器的一些建议应用在光谱学，微腔激光器技术，光通信3-6以及传感器技术。在WGM基于传感器应用，包括那些在生物学7，痕量气体检测8，和在液体中的杂质检测9。也有人提出了基于微谐振器的机械传感器，包括力10，11，12，加速13压力和壁面切应力14。在目前，我们展示了一个WGM-电场传感器，它建立我们以前STUDI上ES 15,16。该传感器中的应用的候选中的神经动作电位的检测。
电场传感器是基于聚合物多层介电性微球上。外部电场诱导导致弹性变形的球体（电致伸缩效应）的表面和身体势力。形态的球体中的这种变化，导致在WGM转变。电场诱导WGM位移审问激励球体通过激光光的光学模式。光从分布反馈（DFB）激光（标称波长为〜1.3μm）是侧耦合到微球使用的锥形的第一个单模光纤。球体的基体材料是聚二甲基硅氧烷（PDMS）。三个微球几何形状的使用：（1）PDMS球面与基站至固化剂混合物的体积比为60:1，（2）与60:1的PDMS核心多层球体，在为了提高介电常数的第Ê球体为60:1 PDMS，一个中间层是混合不同量（2％至10％（体积）），钛酸钡和外层为60:1 PDMS和（3）涂覆有一层薄薄的固体二氧化硅球体未固化的PDMS基地。在每一种类型的传感器，激光从锥形光纤的光耦合到提供高光学品质因数WGM（Q〜10 6）的最外层。这种微球体极化几个小时在〜1 MV /米的电场的电场，以提高其敏感性。
Protocol
Representative Results
Discussion
球体初始极化电极通过连接到一个DC高电压电源。极化持续时间结束时，从直流电压电源断开连接的电极引线和连接到一个函数发生器，如在图4中表示。在图5至图8示出了正和负的电场（相对方向极化）导致球体的伸长和压缩，分别给出的结果。球体I，这是一个单一的层60:1 PDMS具有灵敏度1.7分/（千伏/米）的电场。显着改善的灵敏度得到通过使用多层领域。?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项研究是由美国国防部高级研究计划局赞助的中心在集成光子学J.斯科特·罗杰斯博士担任项目经理，工程技术研究计划（密码）。本报告中提供的信息并不一定反映的位置，或应推断，美国政府的政策并没有官方的认可。
Materials
| Company | Catalogue number | Comments (optional) | |
| PDMS | Dow Corning | Sylgard 184 | |
| Silica fiber | Fiber Instrument Sales | E-37AP15-FIS | |
| Barium Titanate (BaTiO3) nanoparticles | Sigma Aldrich | 467634-100G | |
| Laser Controller | ILX Lightwave | LDC-3724B | |
| DFB Laser | Agere | Agere 2300 | 1.310 μm central wavelength |
| Photodiode | Thorlabs | PDA10CS | |
| A/D Card | National Instruments | PXI 6115 |
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