Nanodetection के लिए एक संदर्भ Interferometer का कार्यान्वयन
Summary
Nanodetection के लिए अवांछनीय लेजर घबराना शोर को दूर करने के लिए बनाया गया है जो एक संदर्भ व्यकिकरणमीटर तकनीक, एक अति उच्च गुणवत्ता कारक microcavity की जांच के लिए उपयोग किया जाता है. विधानसभा, स्थापना, और डाटा अधिग्रहण के लिए निर्देश गुहा गुणवत्ता कारक निर्दिष्ट करने के लिए माप की प्रक्रिया के साथ, प्रदान की जाती हैं.
Abstract
अति उच्च गुणवत्ता कारक microcavities की जांच के लिए अनुकूल एक thermally और यंत्रवत् स्थिर फाइबर व्यकिकरणमीटर जमाने है. अपनी स्वतंत्र वर्णक्रमीय रेंज (FSR) का आकलन करने के बाद, मॉड्यूल एक फाइबर शंकु-microcavity प्रणाली के साथ समानांतर में डाल दिया जाता है और फिर लेजर आवृत्ति (यानी लेजर घबराना शोर) में यादृच्छिक पारियों अलग और नष्ट करने के माध्यम से calibrated. घटना microcavity जंक्शन का एहसास करने के लिए और गुंजयमान यंत्र को सौंप दिया है कि ऑप्टिकल शक्ति को अधिकतम करने के लिए, एक एकल मोड फाइबर ऑप्टिकल waveguide खींच लिया है. Polystyrene nanobeads युक्त समाधान तो तैयार और microcavity की सतह के लिए बाध्य करने के लिए भावना प्रणाली की क्षमता का प्रदर्शन करने के क्रम में microcavity के लिए भेजा जाता है. डाटा उच्च संकल्प गुणवत्ता का पहलू की माप के साथ ही सुनाई देती है तरंगदैर्ध्य और विभाजन आवृत्ति परिवर्तन के रूप में समय पर निर्भर मापदंडों की साजिश रचने के लिए अनुमति देता है जो फिटिंग अनुकूली वक्र, के माध्यम से बाद संसाधित है. सावधानी सेसमय डोमेन प्रतिक्रिया में कदम निरीक्षण और आवृत्ति डोमेन जवाब में स्थानांतरण, इस यंत्र असतत बंधन घटनाओं यों कर सकते हैं.
Introduction
अनुसंधान ब्याज nanodetection और 1-8 biosensing के प्रयोजन के लिए फुसफुसा गैलरी मोड (महिला ग्रैंड मास्टर) microcavities के उपयोग पर काफी बढ़ी है. इस अल्ट्रा उच्च गुणवत्ता कारक (क्यू) के एक प्रोटीन के स्तर से 2 नीचे miniscule जैविक कणों की पहचान करने में कुशल हैं कि ऑप्टिकल cavities शामिल है. कि असाधारण संवेदनशीलता के साथ संचरण 9-11 एक छोटे मोड मात्रा भीतर प्रकाश ऊर्जा की गुहा के कारावास से सक्षम किया जा सकता है के लिए गूंज और विभाजन आवृत्ति में बदलाव की निगरानी है. एक गुंजयमान यंत्र की ऑप्टिकल गुणों में बदलाव बारी में असतत अणुओं या नैनोकणों के बंधन से उत्पन्न जो इन बदलावों के कारण कर रहे हैं. इस तरह के अनुप्रयोगों के लिए एक तीन आयामी महिला ग्रैंड मास्टर संरचना का एक कम परिष्कृत उदाहरण बस एक सीओ 2 लेसर का उपयोग कर एक तैयार की ऑप्टिकल फाइबर ablating से एक के पास atomically चिकनी सतह के साथ निर्मित किया जा सकता है, जो एक सिलिका microsphere है. जाना जाता है,10 9 के आदेश पर उच्च क्यू कारकों 1 प्राप्त किया जा सकता है.
एक microcavity के गुंजयमान आवृत्ति पारंपरिक एक साथ एक आस्टसीलस्कप पर कब्जा कर लिया है कि ऑप्टिकल ट्रांसमिशन तस्वीर का पता लगाने, जबकि एक tunable लेजर स्रोत के ऑप्टिकल आवृत्ति स्कैनिंग द्वारा नजर रखी है. इस तकनीक का एक अंतर्निहित दोष लेजर तरंग दैर्ध्य या लेजर घबराना अस्थिर से उठता है कि प्रसारण में बूंदों की जगह के साथ जुड़े अनिश्चितता है. इस जटिलता को दूर करने, interferometer एक लेजर घबराना रद्द करने और मनाया संवेदनशीलता 2 बढ़ाने के लिए एक संदर्भ के संकेत के उत्पादन के लिए एक microcavity के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है. (माप के दौरान पिछले एक FSR आवृत्ति रिक्ति jittering से लेजर को रोकने के लिए काफी बड़ी एक मुक्त वर्णक्रमीय रेंज या FSR साथ) व्यकिकरणमीटर और int कि पता लगाने बीम के माध्यम से गुजरता है कि संदर्भ किरण: प्रकाश इनपुट दो ऑप्टिकल पथ में विभाजित हैमहिला ग्रैंड मास्टर microresonator साथ eracts. यह सुविधा इस तरह के एक वितरित प्रतिक्रिया लेजर (DFB) के संयोजन और समय – समय poled लिथियम niobate (PPLN) 12 doubler entailing महिला ग्रैंड मास्टर संवेदन के रूप में है कि अधिक उन्नत विन्यास की तुलना में प्रयोगों, सुव्यवस्थित. इस प्रकाशन में, nanoscale बात की अति उच्च गुणवत्ता कारक microcavity आधारित निगरानी के लिए एक व्यकिकरणमीटर तकनीक 3 में वर्णित है. यह पूरा करने के लिए आवश्यक हैं कि सेटअप और डाटा अधिग्रहण प्रक्रियाओं गुहा गुणवत्ता कारक संदर्भ इंटरफेरोमेट्री के माध्यम से निर्धारित किया जा सकता illustrating कैसे, रेखांकित कर रहे हैं.
Protocol
Representative Results
Discussion
यह मौजूदा सेटअप जांच लेजर स्रोत के लिए किसी भी प्रतिक्रिया नियंत्रण की आवश्यकता के बिना, इस तरह के microdisks, microspheres, और microtoroids के रूप में महिला ग्रैंड मास्टर microcavities, की एक किस्म की जांच कर रही करने में सक्षम है. पता ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों चित्रा 1 की वैचारिक आरेख के निर्माण के लिए जुआन दू धन्यवाद देना चाहूंगा. इस काम कनाडा के प्राकृतिक विज्ञान और इंजीनियरिंग अनुसंधान परिषद (NSERC) से अनुदान द्वारा वित्त पोषित किया गया.
Materials
| Polystyrene Microspheres | PolyScience | ||
| Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline (DPBS) | Life Technologies | 14190 | |
| Piezoelectric Nanopositioner System | Precision Instrument | P-611.3S | |
| Balanced Photodetector | Thorlabs | PDB120A | |
| Photo Detector | Newport | 1801-FC | |
| 2 x 3-dB Fiber Optical Directional Coupler | Thorlabs | FC632-50B | |
| 10-dB Fiber Optical Directional Coupler | Thorlabs | FC632-90B | |
| 2 x Drop In Polarization Controller | General Photonics | PLC-003-S-25 | |
| Function Generator | Hewlett Packard | 33120A | |
| Fusion Splicer | Ericsson | FSU-925 | |
| High-Speed Oscilloscope | Agilent | DS09404A | |
| 2 x Motorized Translation Stage with Controller | Thorlabs | MTS25-Z8E | |
| Single Mode Optical Fiber, 600-800 nm, Ø125 μm Cladding | Thorlabs | SM600 | |
| Real-Time Electrical Spectrum Analyzer | Tektronix | RSA3408B | |
| Optical Spectrum Analyzer | Agilent | 70951A | |
| 632.5 – 637 nm Tunable Laser | New Focus | TLB-6304 | |
| Filtration Pump | KNF labs | ||
| Ultrasonics Cleaner | Crest Ultrasonics | Powersonic 1100D | |
| Mini Vortexer | VWR | VM-3000 | |
| Centrifuge | Beckman Coulter | Microfuge 22R |
References
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