ギャラリーモード高分子マイクロ光電界センサを囁くの開発
Summary
高感度フォトニックマイクロセンサは、電界検出用に開発されました。センサーは誘電体球の光学モードを利用している。その光学モードの変化につながる外部電場摂動球形態の変化。電界強度は、これらの光学シフトをモニターすることによって測定されます。
Abstract
誘電マイクロキャビティの光学モードは、幅広いアプリケーションで自分の可能性のために、近年、大きな注目を受けています。光学モードは頻繁に "ウィスパリングギャラリーモード"（WGM）または "形態依存共鳴"（MDR）と呼ばれ、高い光学的品質係数を発揮しています。マイクロキャビティ光共振器のいくつかの提案されたアプリケーションは、分光1、マイクロキャビティレーザー技術2、光通信3から6までと同様にセンサー技術にあります。 WGMベースのセンサ·アプリケーションでは生物学7、微量ガス検出8、9、液体中の不純物検出のものが含まれています。微小球共振に基づいて、機械的なセンサは、力10,11、圧力12、加速13、壁せん断応力14を含め、提案されている。現在では、我々の前ストゥディ上に構築WGMベース電界センサを実証ES 15,16。このセンサーの候補アプリケーションは、神経活動電位の検出である。
電界センサは、高分子多層誘電体微小球をに基づいています。外部電場が弾性変形につながる球（電歪効果）の面と身体の力を誘導する。球体の形態におけるこの変化は、WGMの変化につながる。電界誘起WGMシフトは、レーザー光による球の刺激的な光学モードによって尋問されています。分布帰還型（DFB）からの光は、レーザー（〜1.3μmの公称波長）は、シングルモード光ファイバのテーパ部を使用してマイクロスフェアにサイド結合されている。球体の基材としては、ポリジメチルシロキサン（PDMS）である。三マイクロスフェアジオメトリは使用されています：ベース·硬化剤混合物の60:1の体積比は、（1）のPDMS球、60:1 PDMSコアと（2）多層球を、目の誘電率を増加させるために、eの球、チタン酸バリウムの量を変え（2体積％〜10％）と60:1 PDMSの外層と薄層で被覆された（3）固体シリカ球と混合される60:1 PDMSの中間層未硬化のPDMSベースの。センサーの種類ごとに、テーパファイバからのレーザ光 は光学的に高品質要因WGM（Q〜10 6）を提供しています最外層に結合される。ミクロスフェアは、電界に対する感受性を高めるために〜1 MV / mの電界で数時間的に分極されています。
Protocol
Representative Results
Discussion
球は最初は直流高電圧電源に電極を接続することにより、分極されています。ポーリング期間の終わりには、電極のリード線は、直流電圧電源から切断され、 図4に示すように、ファンクション·ジェネレータに接続されています。結果は、正と負の電界が（分極方向に対して）は、それぞれ、球の伸びと圧縮につながることを示して8〜図5に示した。球単層60:1 PDMSで…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、プロジェクトマネージャーとして博士J.スコットロジャースとの統合フォトニクス工学研究（暗号）プログラムにおけるセンターのもとで、米国国防総省の国防高等研究計画庁（DARPA）が主催しています。このレポートに記載されている情報は必ずしも位置または米国政府の政策を反映していないと公式承認を推論するべきではありません。
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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