Tasarım ve üretim bir optik fiber su
Summary
Bu iletişim kuralı bir su köprü ve onun aktivasyon olarak bir su lif üretimi ve tasarım açıklar. Deneme kapiller rezonanslar su fiber optik iletimini modüle gösterir.
Abstract
Bu raporda, bunların bir fiber optik iken kaplama hava, tasarlanmış ve üretilmiştir sadece su, çekirdek yapılır. Katı-kaplama cihazlar aksine, kapiller salınımlarını fiber duvarlar hareket ve titreşimle için izin sınırlı değildir. Fiber su Köprüsü bilinen bir yüzen su iş parçacığı oluşturan iki su depoları arasında birkaç bin volt (kV) bir yüksek akım (DC) gerilim tarafından inşa edilmiştir. Mikropipetler seçim, maksimal çapı ve lif uzunluğu kontrol etmek mümkündür. Fiber optik bağdaştırıcılar, her iki köprünün de bir dalga kılavuzu ve araştırmacılar su fiber kapiller vücut dalgaları üzerinden iletim modülasyon izlemek izin, bu nedenle, yüzey gerilimi değişimler deducing optik olarak etkinleştirin.
İki önemli dalga türleri, kapiller ve elektromanyetik, ortak hapsetmesi ışık ve sıvı-duvara arasındaki etkileşimler araştırma yeni bir yol açar. Microdevices su duvarlı bir milyon kez daha yumuşak buna göre yanıt dakika kuvvetleri olarak iyileştirilmesi katı meslektaşlarına.
Introduction
Optik lifler iletişim 20091, bir Nobel Ödülü ile ödüllendirildi, atılım beri fiber tabanlı uygulamalar bir dizi yanında büyüdü. Günümüzde, lifleri lazer ameliyatları2yanı sıra tutarlı X-ray üretimi3,4, destekli ses5 ve supercontinuum6bir zorunluluk vardır. Doğal olarak, nerede sıvı dolu mikro ve laminar akış optik avantajları ile bir sıvı ulaşım özelliklerini birleştirmek için optik dalga rehberlik, sıvı istismar içine katı kullanan fiber optik üzerinde araştırma genişletilmiş sorgulama7,8,9. Ancak, bu cihazlar arasında katı sıvı klamp ve bu nedenle, kapiller dalga olarak bilinen, kendi dalga karakter ifade korusun.
Kapiller dalgalar, bir su birikintisi içine bir taş atma attığınızda benzer önemli bir dalga doğa vardır. Ancak, bir sıvı yüzeyi kanallara veya katı ile nemlendirme olmadan kontrol engeller nedeniyle, onlar çok az algılama veya uygulama için kullanılmaktadır. Buna ek olarak, bu protokol için sunulan cihaz sağlam sınırı yoktur; çevrilidir ve hava, izin, bu nedenle, geliştirmek, kapiller dalgalar akışlarında yaymak ve ışık ile etkileşim.
Yüzen su Köprüsü bilinen bir tekniği için geri gitmek için gerekli su fiber imal etmek, 189310dakika sonra ilk rapor, nerede iki kadehler ile dolu distile su ve bir yüksek gerilim kaynağına bağlı sıvı, su iplik benzeri oluşturacak aralarında bağlantı11. Su köprü uzunluğu 3 cm12 kadar ulaşmak veya 20 nm13gibi ince. Fiziksel kaynağı gelince, aynı yüzey gerilimi yanı sıra dielektrik kuvvetleri, ikisi köprünün ağırlık14,15,16taşıyan sorumlu gösterilmiştir. Su köprünün bir su lif olarak etkinleştirmek için ışık adiabatically konik silis fiber17,18 ile çift ve dışarı bir silika ile lif lens19. Böyle bir cihazın, kılcal damar, akustik ve optik dalgalar, çoklu dalga detektörleri ve laboratuvar-on-chip20,21,22 uygulamaları için avantajlı hale barındırabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sonuç olarak, büyük bir avantaj ve bu tekniğin benzersiz oluşturma dalgalar üç çeşit ev sahipliği yapan bir lif: kılcal, akustik ve optik. Tüm üç dalgalar farklı rejimleri içinde çoklu dalga Dedektörleri için olasılık açılış salınım. Örneğin, havadan nano tanecikleri sıvıların yüzey gerilimi etkiler. Zaten Şu anki aşamasında, yüzey gerilimi kapiller eigenfrequency değişimler ile değişiklikleri izlemek mümkündür. Ayrıca, su duvarlı buna göre sensörler duyarlılık geliştirm…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma bilim, teknoloji ve alan İsrail Bakanlığı tarafından desteklenen; ICore: İsrail Mükemmellik Merkezi ‘Işık daire’ No 1802/12 vermek ve İsrailli Bilim Vakfı tarafından No 2013/15 verin. Yazarlar Karen Adie Tankus (KAT) yararlı düzenleme için teşekkür ederiz.
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
- For Groundbreaking Achievements Concerning the Transmission of Light in Fibers for Optical Communication. The Nobel Prize in Physics Available from: https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2009/press.html (2009)
- Temelkuran, B., Hart, S. D., Benoit, G., Joannopoulos, J. D., Fink, Y. Wavelength-scalable hollow optical fibres with large photonic bandgaps for CO2 laser transmission. Nature. 420, 650-653 (2002).
- Rundquist, A. Phase-Matched Generation of Coherent Soft X-rays. Science. 280, 1412-1415 (1998).
- Durfee, C. G., et al. Phase Matching of High-Order Harmonics in Hollow Waveguides. Physical Review Letters. 83, 2187-2190 (1999).
- Dainese, P., et al. Stimulated Brillouin scattering from multi-GHz-guided acoustic phonons in nanostructured photonic crystal fibres. Nature Physics. 2, 388-392 (2006).
- Dudley, J. M. J., Genty, G., Coen, S. Supercontinuum generation in photonic crystal fiber. Reviews of Modern Physics. 78, 1135-1184 (2006).
- Wolfe, D. B., et al. Dynamic control of liquid-core/Liquid-cladding optical waveguides. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , 12434-12438 (2004).
- Whitesides, G. M. The origins and the future of microfluidics. Nature. 442, 368-373 (2006).
- Ward, J. M., Yang, Y., Chormaic, S. N. Highly Sensitive Temperature Measurements With Liquid-Core Microbubble Resonators. IEEE Photonics Technology Letters. 25, 2350-2353 (2013).
- Fuchs, E. E. C., et al. The floating water bridge. Journal of Physics D: Applied Physics. 40, 6112-6114 (2007).
- Fuchs, E. C., et al. The Armstrong experiment revisited. The European Physics Journal Special Topics. 223, 959-977 (2013).
- Sirghi, L., Szoszkiewicz, R., Riedo, E. Volume of a nanoscale water bridge. Langmuir. 22, 1093-1098 (2006).
- Woisetschläger, J., Gatterer, K., Fuchs, E. C. Experiments in a floating water bridge. Experiments in Fluids. 48, 121-131 (2009).
- Widom, A., Swain, J., Silverberg, J., Sivasubramanian, S., Srivastava, Y. N. Theory of the Maxwell pressure tensor and the tension in a water bridge. Physical Review E: Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 80, 16301 (2009).
- Aerov, A. A. Why the water bridge does not collapse. Physical Review E. Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 84, 36314 (2011).
- Knight, J. C., Cheung, G., Jacques, F., Birks, T. A. Phase-matched excitation of whispering-gallery-mode resonances by a fiber taper. Optics Letters. 22, 1129 (1997).
- Spillane, S. M., Kippenberg, T. J., Painter, O. J., Vahala, K. J. Ideality in a Fiber-Taper-Coupled Microresonator System for Application to Cavity Quantum Electrodynamics. Physical Review Letters. 91, 43902 (2003).
- Cohen, L. G., Schneider, M. V. Microlenses for coupling junction lasers to optical fibers. Applied Optics. 13, 89-94 (1974).
- Vollmer, F., et al. Whispering-gallery-mode biosensing: label-free detection down to single molecules. Nature Methods. 5, 591-596 (2008).
- Fainman, Y., Lee, L. P., Psaltis, D., Yang, C. . Optofluidics: Fundamentals, Devices, and Applications. , (2010).
- He, L., Ozdemir, S. K., Zhu, J., Kim, W., Yang, L. Detecting single viruses and nanoparticles using whispering gallery microlasers. Nature Nanotechnology. 6, 428-432 (2011).
- Woisetschläger, J., et al. Horizontal bridges in polar dielectric liquids. Experiments in Fluids. 52, 193-205 (2011).
- Fuchs, E. C., Wexler, A. D., Agostinho, L. L. F., Ramek, M., Woisetschläger, J. Methanol, Ethanol and Propanol in EHD liquid bridging. Journal of Physics: Conference Series. 329, 12003 (2011).
- Douvidzon, M. L., Maayani, S., Martin, L. L., Carmon, T. Light and Capillary Waves Propagation in Water Fibers. Science Reports. 7, 16633 (2017).
- . Water Fibers Available from: https://arxiv.org/abs/1609.03362 (2016)
