This work was funded by Startup funding from the University of Illinois at Urbana-Champaign, DARPA ORCHID program through a grant from AFOSR, the National Science Foundation through grant CMMI-1265164, and the National Science Foundation Graduate Research Fellowship program. We acknowledge enlightening discussions with Prof. Jack Harris, Prof. Pierre Meystre, Dr. Matt Eichenfield, Prof. Taher Saif, and Prof. Rashid Bashir.

超高Qマイクロ流体共振器の1。作製<ol><li>毛細管の製造セットアップの調製<ol><li>以下のようにして、マイクロ流体光学機械共振器を製作- 10.6ミクロンの波長でCO 2レーザ放射の約10 Wとガラスキャピラリーリフォームを加熱し、かつ直線的に電動並進ステージを使用して加熱された毛細管を引き出す図1は、線形変換の配置を示している。ステージ、レーザー、および延伸工程の前に、キャピラリーリフォームの場所。 </li><li>同時に（加熱用）2、CO 2レーザや2リニアステージを制御するプログラムの適切な自動化ソフトウェア。 2リニアステージは、レーザー加熱キャピラリーのための描画処理を行う。 </li><li>リニアステージの一つは、線形描画処理のために（ 例えば 5ミリメートル/秒）高速でなければならない。第二に、より低速リニアステージで加熱ゾーンへのより多くの材料にフィード毛管リフォーム材を引き上げプロセスの間に枯渇されますので（ 例えば、0.5mm /秒）。 </li><li>縦軸と横軸の両方に沿ってリニアステージ上のサンプルホルダーの位置を合わせます。 </li><li>慎重に、彼らは（サンプルホルダの間）の空間内の同じ場所をターゲットにするように、両方のCO 2レーザ光 ​​を合わせます。カード紙や感熱紙には、このプロセスに便利です。レーザーの安全のために目の保護を使用することを忘れないでください。テーブルレベルに目を低下させない。適切なビームブロック、ヒューム排気し、防火を使用してください。 </li><li>描画処理のための合理的なパラメータを選択します。たとえば、以下のパラメータが確実に良好な毛細管サイズを製造 - 10 100mm /秒の引き上げ速度、0.5mm /秒送り込み速度、3秒予熱時間、4.5両方のレーザのパワー、両レーザの5 Wの加熱電力を予熱W 。 </li><li>引上げ時のレーザパワーの調節は、描画中にプロ長手毛細管半径を制御するために使用することができる「ボトル」の共振器を形成するために、CESS。一例が図2dに示されている。 3 Hzの周波数、W 6、レーザパワーW 3、および50％のデューティサイクル：適切な変調パラメータを選択する。 </li></ol></li><li>マイクロ流体光学機械共振器の作製<ol><li>それは、線形変換ステージに取り付けられた2つのホルダーに達することができるように溶融シリカキャピラリーの十分に長いセグメント（約2〜4センチ）カット。 </li><li>レーザターゲットゾーンがほぼ毛細管の中央になるように試料ホルダー上にキャピラリ試料をマウント。必要に応じて、CO 2レーザーアライメントを再調整。 </li><li> 1.1.6で述べたようにパラメータを使用して、キャピラリーを引く。最初の数秒間（ 図2a）のために毛細血管を予熱し、その後、必要に応じてレーザ変調（1.1.7のパラメータ）の有無にかかわらず、それを引き出します。 </li><li>試料ホルダーから引き出さ毛細血管（ 図2b）を取り外します。 2の手袋でサンプルを処理太いクリーン共振器表面を汚染しないようにするために、端部のみ。 </li><li>異なる直径の毛管を製造するために引っ張ってパラメータを変更します。通常、外径が条件を引っ張っによっては30ミクロンから200ミクロンまで変化する。 </li></ol></li><li>テスト用に製造されたデバイスをマウントする<ol><li> E形グラスホルダー（ 図2c）を準備します。 3 1センチメートル×0.5センチ、ガラススライドから1 3センチメートル×0.5センチのガラス片をカット。ガラス接着剤や瞬間接着剤を使用して、Eの形にそれらを組み立てる。 </li><li>描かれたサンプルからマイクロ流体キャピラリーの長さをカットします。この長さは、E形ホルダー上の2つの隣接するガラスの枝の間の距離よりも長くなければならない。 </li><li> E形ホルダーの2ブランチ間汚染されていないぶら下げ部分を維持することを確認しながら、光学接着剤を使用してホルダーにマイクロキャピラリーデバイスを接着します。 10秒間、LED、UV硬化光源と光学的に接着剤を硬化。 図2C完成品を示す2dは 。 </li><li>慎重に2少し大きめのプラスチックチューブ（内径例えば 200程度）に実装した発振子の両端を挿入します。接着剤やUV硬化は、光学接着剤でプラスチック管に両端。 </li><li>テスト用クランプ取付装置に第三（無料）ガラスブランチからのE型構造をクランプ。最終的なマイクロ流体共振器の光学的品質係数は、製造レーザーを整列する方法と、その安定した電力レベルがあったどれだけに依存する。 </li></ol></li></ol>光力学試験のための2。実験装置<ol><li>テーパ光ファイバの作製<ol><li>希望の長さ（ 例えば数フィート）のシングルモードテレコムバンド光ファイバを準備します。ファイバセグメントは、両方のテーパ領域に搭載され、セットアップ（ 図4）に接続されるのに十分長くなければならない。テーパ方法はsであるものと類似して、ここで説明22でuggestedと明らかにした。 </li><li>任意の便利なファイバ接続方法を使用した実験装置の残りの部分に準備されたファイバ·セグメントを接続します。 </li><li>互いに向かい合う2線形引き手にスプライスされたファイバ·セグメントをマウントします。 </li><li>クラッド領域を露光するために取り付けられた繊維片の中心に繊維のジャケットを取り除く。テーパが製造される場所である。メタノールでストリップエリアを清掃してください。 </li><li>オシロスコープのリアルタイム伝送を見るために、波長可変レーザをオンにします。光検出器が損傷しないように減衰器を設定してください。 </li><li>繊維のunjacketed部分直下の狭いノズル水素ガスバーナーを配置します。水素のような加圧された可燃性ガスを扱う場合に推奨されるすべての安全手順に従ってください。火炎又はセラミックヒータの他の「クリーンな燃焼」光源を使用することもできる。 </li><li>炎があまりにもならないように気を点灯する前に、流量を確認してください大（1-2センチの炎が十分である）。炎はほとんど見えないが、暗い部屋でほのかなオレンジ色の輝きのように見られる場合があることに注意してください。水素流量が点灯火炎が適切にガラス繊維を軟化する点に設定されるべきである。 </li><li>炎を点灯。とすぐに炎がオンになっているように、電動ステージを用いた繊維を引っ張って開始します。適切な引き上げ速度は、水素ガスと火炎の近傍の流速に依存する。注：ファイバを通して伝送が引っ張っが継続する時間的な振動挙動を示すために開始されます。これは、マルチモード動作を示している。 </li><li>振動運動は時間の経過とともに変化しない信号を停止し、表示されたら、引っ張って停止し、ターンオフ炎をすぐに。単一モードテーパが得られたときである。送信を確認してください。トランスミッションが低すぎると、2.1.1からの手順を繰り返す。修飾されたガス流量、火炎の大きさ、および難場所に。機会に、低透過率はステップ2.1.3で悪いアライメントが原因である可能性があります。または起因する汚染するまで曝露クラッドのイオン。 </li><li>テーパーを通じてその結果得られる送信が良好であれば、テーパーを冷却するために数分待つ。 </li><li>顕微鏡下でテーパを点検します。 1,550 nmの動作波長については、シングルモードテーパ典型的な直径は、1〜2ミクロンのオーダーである。 </li></ol></li><li>テーパカップリングWGRにし、電気信号​​を探して振動を示す<ol><li> 図3に示す構成で実験を設定する。機械的振動は、同じ実験構成でSBSおよびRPの両方を介して発生させることができる。明らかに、後方SBS 4,21の場合と同様に後方散乱信号を検出し、テーパ波長可変レーザとの間のサーキュレータを使用するためである。 </li><li>調整可能なIRレーザーをオンにする前に、光検出器が損傷されないような場所にアッテネータを設定してください。 </li><li>オンにして調整可能なIRレーザを安定させる。関数発生器は、入力IRの周波数を掃引するために使用されるレーザー。 </li><li>ナノ位置決めステージに共振器ホルダーを取り付けます。慎重にエバネッセント結合を得るために、テーパー状の繊維に近い共振器を持参。レーザ周波数を掃引されると、光共振が22の図2Bのように、オシロスコープでの送信時のディップとして表示されます。 </li><li>入力されたレーザ光 ​​と散乱光との時間的な干渉（ すなわちビート注）観察することができる電気スペクトラムアナライザ（ESA）に光検出器出力を接続します。この時間的な干渉は、機械的な振動周波数で発生する。スペクトラム·アナライザの「ピークホールド」機能は、多くの場合、機械的振動の初期検索に便利です。 </li><li>液体が装置の内部に存在している場合は特に、機械的な振動の初期検索を実行している間、より高い入力電力を使用してください。注：通常、デバイスに100μWオーダーの入力電力がmechanを励起するのに十分であるiCalの振動。 </li><li>機械的振動が観察される場合には、レーザ周波数スキャンをオフにし、CWモードでレーザ波長を制御することにより、関連する光学モードにロックしようとする。ここでは、オシロスコープとスペクトラム·アナライザの両方は、タンデムで有用である。 図5および図 1,6に示すように、機械的なモードが存在する場合に周期的な信号は、オシロスコープに表示される。 </li></ol></li></ol> 3。光力学振動を測定<ol><li>放射圧の光学及び電子署名（RP）モード<ol><li> 2.2に記載のようにテーパし、デバイスが正しく接続されているときに、機械的振動が観察され、デバイスの光学的および機械的なモードは、十分なQ-因子を有する、十分な入力光パワーが提供される。 10MHzの範囲の振動場合 - 1GHzでは観察されず、異なる共振を調査するために、偏光を変更するかのために、波長可変レーザからの入力電力を増加させる試み発振の最小閾値を克服する。入力電力を増加させる場合は、必ず検出器を飽和しないように注意してください。 8で説明したように、また、結合距離は、励磁異なるRPモードのための重要な要因である。 </li><li>機械的なモードはまだ観察されていない場合は、光学的品質係数を測定してみてください。マイクロ流体光学機械共振器の場合、結果は、10 6の光学的品質係数がパラメトリック発振13を励起するのに十分であることを示している。 注記：通常は、RPモードは、図5に見られるように、その高調波を伴うスペクトルアナライザのような電子振動を明示する代表的な結果は第4章で説明する。 </li><li>周期的な空洞変形によって誘発される順番に振幅および位相変調に生成された光側波帯を検出するためにスキャンファブリペロー干渉計または高解像度光学スペクトルアナライザを使用する。測定例は、Sである1の図3HにEEN。 </li></ol></li><li>ウィスパリングギャラリー音響モードの光と電子署名<ol><li> 1.5ミクロンのポンプレーザが4,23を使用する場合、シリカガラスのための後方、SBSの音響周波数は約11ギガヘルツである。これらの振動モードのために電気信号を観察するために、後方散乱光とレイリー散乱ポンプのいくつかの小さな量を監視するサーキュレーターを使用してください。散乱光を解決するために、高分解能光スペクトラムアナライザを使用してください。実施例4の測定は、図2に示されている。 </li><li>低い周波数（サブ1 GHz）のウィスパリングギャラリー音響モードを観察するために前方散乱光と励起レーザー間のビートノートを使用しています。 </li><li>呼吸による方向の低い機械的剛性、SBSからの信号は、RPモードからの信号より、時には弱い。繰り返しますが、低速でレーザーを掃引、SPECTの「ピークホールド」を使用SBSの信号を見つけるのに役立つラム·アナライザ。 </li><li> （カスケード接続された励起が行わ4,24を取る場合を除く）、RP励呼吸モードとは異なり、SBS励ウィスパリングギャラリー音響モードは、光学および電子スペクトルに高調波を示さないことに注意してください。だけではなく1ストークス側波帯は、SBSモードのために表示されます。 </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Carmon, T., Rokhsari, H., Yang, L., Kippenberg, T., Vahala, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+Behavior+of+Radiation-Pressure-Induced+Vibrations+of+an+Optical+Microcavity+Phonon+Mode.">Temporal Behavior of Radiation-Pressure-Induced Vibrations of an Optical Microcavity Phonon Mode.</a> Physical Review Letters. 94 (22), (2005).</li><li>Rokhsari, H., Kippenberg, T., Carmon, T., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiation-pressure-driven+micro-mechanical+oscillator.">Radiation-pressure-driven micro-mechanical oscillator.</a> Optics Express. 13 (14), 5293-5301 (2005).</li><li>Kippenberg, T. J., Rokhsari, H., Carmon, T., Scherer, A., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+Radiation-Pressure+Induced+Mechanical+Oscillation+of+an+Optical+Microcavity.">Analysis of Radiation-Pressure Induced Mechanical Oscillation of an Optical Microcavity.</a> Physical Review Letters. 95 (3), 033901 (2005).</li><li>Tomes, M., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photonic+Micro-Electromechanical+Systems+Vibrating+at+X-band+(11-GHz)+Rates.">Photonic Micro-Electromechanical Systems Vibrating at X-band (11-GHz) Rates.</a> Physical Review Letters. 102 (11), (2009).</li><li>Grudinin, I. S., Matsko, A. B., Maleki, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brillouin+lasing+with+a+CaF2+whispering+gallery+mode+resonator.">Brillouin lasing with a CaF2 whispering gallery mode resonator.</a> Physical Review Letters. 102 (4), 043902 (2009).</li><li>Bahl, G., Zehnpfennig, J., Tomes, M., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulated+optomechanical+excitation+of+surface+acoustic+waves+in+a+microdevice.">Stimulated optomechanical excitation of surface acoustic waves in a microdevice.</a> Nature Communications. 2 (403), (2011).</li><li>Dainese, P., Russell, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulated+Brillouin+scattering+from+multi-GHz-guided+acoustic+phonons+in+nanostructured+photonic+crystal+fibres.">Stimulated Brillouin scattering from multi-GHz-guided acoustic phonons in nanostructured photonic crystal fibres.</a> Nature Physics. 2 (6), 388-392 (2006).</li><li>Carmon, T., Cross, M. C., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chaotic+Quivering+of+Micron-Scaled+On-Chip+Resonators+Excited+by+Centrifugal+Optical+Pressure.">Chaotic Quivering of Micron-Scaled On-Chip Resonators Excited by Centrifugal Optical Pressure.</a> Physical Review Letters. 98 (16), 167-203 (2007).</li><li>Armani, D., Min, B., Martin, A., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+thermo-optic+tuning+of+ultrahigh-Q+microtoroid+resonators.">Electrical thermo-optic tuning of ultrahigh-Q microtoroid resonators.</a> Applied Physics Letters. 85 (22), 5439-5441 (2004).</li><li>Savchenkov, A. A., Matsko, A. B., Ilchenko, V. S., Seidel, D., Maleki, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+acoustic+wave+opto-mechanical+oscillator+and+frequency+comb+generator.">Surface acoustic wave opto-mechanical oscillator and frequency comb generator.</a> Optics Letters. 36 (17), 3338-3340 (2011).</li><li>Bahl, G., Tomes, M., Marquardt, F., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+spontaneous+Brillouin+cooling.">Observation of spontaneous Brillouin cooling.</a> Nature Physics. 8 (3), 203-207 (2012).</li><li>Bahl, G., Kim, K. H., Lee, W., Liu, J., Fan, X., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brillouin+cavity+optomechanics+with+microfluidic+devices.">Brillouin cavity optomechanics with microfluidic devices.</a> Nature Communications. 4 (1994), (1994).</li><li>Kim, K. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cavity+optomechanics+on+a+microfluidic+resonator+with+water+and+viscous+liquids.">Cavity optomechanics on a microfluidic resonator with water and viscous liquids.</a> Light: Science and Applications. , (2013).</li><li>Sumetsky, M., Dulashko, Y., Windeler, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+microbubble+resonator.">Optical microbubble resonator.</a> Optics Letters. 35 (7), 898-900 (2010).</li><li>Lee, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+quasi-droplet+optofluidic+ring+resonator+laser+using+a+micro-bubble.">A quasi-droplet optofluidic ring resonator laser using a micro-bubble.</a> Applied Physics Letters. 99 (9), 091102-091103 (2011).</li><li>Junge, C., Nickel, S., O&#8217;Shea, D., Rauschenbeutel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bottle+microresonator+with+actively+stabilized+evanescent+coupling.">Bottle microresonator with actively stabilized evanescent coupling.</a> Optics Letters. 36 (17), 3488-3490 (2011).</li><li>Bahl, G., Fan, X., Carmon, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustic+whispering-gallery+modes+in+optomechanical+shells.">Acoustic whispering-gallery modes in optomechanical shells.</a> New Journal of Physics. 14 (11), 115026 (2012).</li><li>Cai, M., Painter, O., Vahala, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+Critical+Coupling+in+a+Fiber+Taper+to+a+Silica-Microsphere+Whispering-Gallery+Mode+System.">Observation of Critical Coupling in a Fiber Taper to a Silica-Microsphere Whispering-Gallery Mode System.</a> Physical Review Letters. 85 (1), 74-77 (2000).</li><li>Burg, T. P., Manalis, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suspended+microchannel+resonators+for+biomolecular+detection.">Suspended microchannel resonators for biomolecular detection.</a> Applied Physics Letters. 83 (13), 2698-2610 (2003).</li><li>Burg, T. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Weighing+of+biomolecules,+single+cells+and+single+nanoparticles+in+fluid.">Weighing of biomolecules, single cells and single nanoparticles in fluid.</a> Nature. 446 (7139), 1066-1069 (2007).</li><li>Li, J., Lee, H., Chen, T., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+high+coherence,+Brillouin+microcavity+laser+on+silicon.">Characterization of a high coherence, Brillouin microcavity laser on silicon.</a> Optics Express. 20 (18), (2012).</li><li>Knight, J. C., Cheung, G., Jacques, F., Birks, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase-matched+excitation+of+whispering-gallery-mode+resonances+by+a+fiber+taper.">Phase-matched excitation of whispering-gallery-mode resonances by a fiber taper.</a> Opt. Lett. 22 (15), 1129-1131 (1997).</li><li>Boyd, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Nonlinear Optics. , (2003).</li><li>Li, J., Lee, H., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+synthesizer+using+an+on-chip+Brillouin+oscillator.">Microwave synthesizer using an on-chip Brillouin oscillator.</a> Nature Communications. 4 (2097), (2013).</li><li>Carmon, T., Yang, L., Vahala, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamical+thermal+behavior+and+thermal+self-stability+of+microcavities.">Dynamical thermal behavior and thermal self-stability of microcavities.</a> Optics Express. 12 (20), 4742-4750 (2004).</li></ol>

We have nothing to disclose.

我々は製造され、励起（及び尋問）する高Q光学共振を使用することによってoptomechanicsとマイクロ流体キャビティの間を埋める新しいデバイスの機械的な振動をテストしている。これは、複数の励起メカニズムが11,300 MHzに2 MHzのに及ぶレートで機械的な振動モードのさまざまなを生成する非常に同じデバイスで利用可能であることは驚くべきことである。遠心放射圧は2〜200 MHzスパンの両方の...

空洞の研究optomechanics放射圧による微小共振器内フォノンモードとフォトンモード間のパラメトリックカップリング（RP）1-3とブリルアン散乱（SBS）4-6を刺激した。 SBSおよびRPメカニズムは、そのような繊維7、ミクロス4,6,8、トロイド1,9、および結晶共振器5,10のような多くの異なる光学系において実証されている。この光子フォノン結合を介して、両方の11および機械的モードの励起6,10を冷却するが実証されている。しかし、ほとんどすべての実験は、物質の固相であるoptomechanics報告した。これは、空気と比較液体の高いインピーダンスの大幅に増加し、放射音響損失の光学機械デバイスの結果を直接液浸ためです。加えて、いくつかの状況では、液体中の散逸損失メカニズムは、音響放射損失を超えることがある。 Recently、マイクロキャピラリージオメトリを備えた中空オプトメカニカル発振器の新しいタイプは、12月15日に導入し、設計によって、マイクロ流体実験のために装備されている。この毛細血管の直径は同時に光学ウィスパリングギャラリー共振が16だけでなく、機械的な共振モード17を閉じ込め、複数の「ボトル共振器&#39;を形成するために、その長さに沿って変調される。機械的な共振モードの複数の家族が呼吸モード、ワイングラスモード、ウィスパリングギャラリー音響モードを含む、参加しています。音響波長の整数倍と振動装置周囲に発生したときにワイングラス（定在波）およびウィスパリングギャラリー弾性（進行波）の共鳴が形成されている。光はエバネッセントテーパ光ファイバ18を用いてこれらの「ボトル」の光学ウィスパリングギャラリーモードに結合される。 19,20キャピラリー共振器内の液体の閉じ込めなどその外に対向RPとSBSの両方によって機械的モードの光学的励起を可能にすると同時に、高い機械的及び光学的品質係数を、可能にする。示されているように、これらの機械的励起は、このように流体環境内に光学機械インタフェースを可能にする、共有固液共振モードを形成する、装置12,13内の流体に浸透することができる。 本論文では、この新しい光学機械システムの製造は、RPとSBS作動、代表測定結果を説明します。特定の材料と工具のリストも提供される。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:647px;" width="647">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Tunable IR laser</td>
			<td>Newfocus</td>
			<td>TLB-6328</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodetectors</td>
			<td>Newfocus</td>
			<td>1811-FC (Low speed 125MHz) / 1611-FC-AC (High speed 1GHz)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical fiber</td>
			<td>Corning</td>
			<td>SMF28</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica capillary</td>
			<td>PolyMicro</td>
			<td>TSP700850</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10.6 um wavelength CO2 laser</td>
			<td>Synrad</td>
			<td>48-1KWM and 48-2KWM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-curing optical adhesive</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NOA81</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing</td>
			<td>Tygon</td>
			<td>EW-06418-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringes</td>
			<td>B-D</td>
			<td>YO-07940-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needles</td>
			<td>Weller</td>
			<td>KDS201P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrical spectrum analyzer</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>N9010A (EXA Signal Analyzer)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tektronix</td>
			<td>6114A (RSA, Real-time spectrum analyzer)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical spectrum analyzer</td>
			<td>Advantest</td>
			<td>Q8384</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>DPO 4104B-L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold mirrors</td>
			<td>II-VI Infrared</td>
			<td>836627</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linear stage (slow)</td>
			<td>DryLin</td>
			<td>H1W1150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linear stage (fast)</td>
			<td>PBC Linear</td>
			<td>MTB055D-0902-14F12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fabry Perot optical spectrum analyser</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SA 200-14A (FSR: 1.5 GHz)</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
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fabrication and testing of microfluidic optomechanical oscillators

空洞パラメトリックに結合するフォノンモードとフォトンモードは微小共振器を含む様々な光学系において研究されてきた実験optomechanics。しかし、光学機械デバイスの直接液浸中に増加音響放射損失のため、ほとんどすべての公開光学機械の実験は固相で行われている。本論文では、最近導入された中空マイクロ流体光学機械共振器について説明します。詳細な方法論は、これらの超高Q共振器を作製するマイクロ流体光学機械テストを実行して放射圧駆動式呼吸モードとSBSドリブンささやきの回廊モードパラメトリック振動を測定するために設けられている。キャピラリー共振器内の液体を閉じ込めることによって、高い機械的および光学的品質の要因が同時に維持されている。

この方法により製造された毛細血管は、（30ミクロンと200ミクロンの間）をクリアし、非常に柔軟に薄いですが、ダイレクトなハンドリングのために十分に強固である。これは、高い光学的品質係数（Q）を維持するために、ダスト及び水（湿気）に対する毛細管装置の外面を保護することが重要である。水中での毛細管の一端を浸漬し、シリンジを用いて、キャピラリーを通して空気を吹き?...

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Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

作製とマイクロ流体光力学発振器のテスト

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

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12.1K ビュー.  University of Illinois at Urbana-Champaign. Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations. 

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Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view and for its considerable potential for practical applications. Slow light photonic crystal waveguides, in particular, have played a major part and have been successfully employed for delaying optical signals1-4 and the enhancement of both linear5-7 and nonlinear devices.8-11
Photonic crystal cavities achieve similar effects to that of slow light waveguides, but over a reduced band-width. These cavities offer high Q-factor/volume ratio, for the realization of optically12 and electrically13 pumped ultra-low threshold lasers and the enhancement of nonlinear effects.14-16 Furthermore, passive filters17 and modulators18-19 have been demonstrated, exhibiting ultra-narrow line-width, high free-spectral range and record values of low energy consumption.
To attain these exciting results, a robust repeatable fabrication protocol must be developed. In this paper we take an in-depth look at our fabrication protocol which employs electron-beam lithography for the definition of photonic crystal patterns and uses wet and dry etching techniques. Our optimised fabrication recipe results in photonic crystals that do not suffer from vertical asymmetry and exhibit very good edge-wall roughness. We discuss the results of varying the etching parameters and the detrimental effects that they can have on a device, leading to a diagnostic route that can be taken to identify and eliminate similar issues.
The key to evaluating slow light waveguides is the passive characterization of transmission and group index spectra. Various methods have been reported, most notably resolving the Fabry-Perot fringes of the transmission spectrum20-21 and interferometric techniques.22-25 Here, we describe a direct, broadband measurement technique combining spectral interferometry with Fourier transform analysis.26 Our method stands out for its simplicity and power, as we can characterise a bare photonic crystal with access waveguides, without need for on-chip interference components, and the setup only consists of a Mach-Zehnder interferometer, with no need for moving parts and delay scans.
When characterising photonic crystal cavities, techniques involving internal sources21 or external waveguides directly coupled to the cavity27 impact on the performance of the cavity itself, thereby distorting the measurement. Here, we describe a novel and non-intrusive technique that makes use of a cross-polarised probe beam and is known as resonant scattering (RS), where the probe is coupled out-of plane into the cavity through an objective. The technique was first demonstrated by McCutcheon et al.28 and further developed by Galli et al.29

Use of photonic crystal slow light waveguides and cavities has been widely adopted by the photonics community in many differing applications. Therefore fabrication and characterization of these devices are of great interest. This paper outlines our fabrication technique and two optical characterization methods, namely: interferometric (waveguides) and resonant scattering (cavities).

フォトニック結晶スローライト導波路とキャビティの作製と評価

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

工学

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for synthesizing nanoscopic VB2 is presented as well as step-by-step procedure for applying a zirconium oxide coating to the VB2 particles for stabilization upon discharge. The process for disassembling existing zinc/air cells is shown, in addition construction of the new working electrode to replace the conventional zinc/air cell anode with a the nanoscopic VB2 anode. Finally, discharge of the completed VB2/air battery is reported. We show that using the zinc/air cell as a test bed is useful to provide a consistent configuration to study the performance of the high-energy high capacity nanoscopic VB2 anode.

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

A protocol is presented to study multi-electron metal/air battery systems by using previous technology developed for the zinc/air cell. Electrochemical testing is then performed on fabricated batteries to evaluate performance.

VBの作製<sub&gt; 2</sub電気テスト用&gt; /空気電池

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

Quantum State Engineering of Light with Continuous-wave Optical Parametric Oscillators

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states are indeed the resources for implementing various protocols, ranging from enhanced metrology to quantum communication and computing. A variety of devices can be used to generate non-classical states, such as single emitters, light-matter interfaces or non-linear systems3. We focus here on the use of a continuous-wave optical parametric oscillator3,4. This system is based on a non-linear &#967;2 crystal inserted inside an optical cavity and it is now well-known as a very efficient source of non-classical light, such as single-mode or two-mode squeezed vacuum depending on the crystal phase matching. 
Squeezed vacuum is a Gaussian state as its quadrature distributions follow a Gaussian statistics. However, it has been shown that number of protocols require non-Gaussian states5. Generating directly such states is a difficult task and would require strong &#967;3 non-linearities. Another procedure, probabilistic but heralded, consists in using a measurement-induced non-linearity via a conditional preparation technique operated on Gaussian states. Here, we detail this generation protocol for two non-Gaussian states, the single-photon state and a superposition of coherent states, using two differently phase-matched parametric oscillators as primary resources. This technique enables achievement of a high fidelity with the targeted state and generation of the state in a well-controlled spatiotemporal mode.

We describe the reliable generation of non-Gaussian states of traveling optical fields, including single-photon states and coherent state superpositions, using a conditional preparation method operated on the non-classical light emitted by optical parametric oscillators. Type-I and type-II phase-matched oscillators are considered and common procedures, such as the required frequency filtering or the high-efficiency quantum state characterization by homodyning, are detailed.

連続波光パラメトリック発振器の光の量子状態エンジニアリング

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical Saturable Transitions (POST). In this technique the chemical properties of organic photochromic molecules that undergo single-photon reactions are exploited, enabling rapid top-down nanopatterning over large areas at low light intensities, thereby, allowing for the circumvention of the far-field diffraction barrier.4 Simple, cost-effective, high throughput and resolution alternatives to nanopatterning are being explored, such as, two-photon polymerization5,6, beam pen lithography (BPL)7, scanning electron beam lithography (SEBL), and focused ion beam (FIB) patterning. However, multi-photon approaches require high light intensities, which limit their potential for high throughput and offer low image contrast. Although, electron and ion beam lithographic processes offer increased resolution, the serial nature of the process is limited to slow writing speeds, which also prevents patterning of features over large areas. Beam-pen lithography is an approach towards parallel near-field optical lithography. However, the gap between the source of the beam and the surface of the photoresist needs to be controlled extremely precisely for good pattern uniformity and this is very challenging to accomplish for large arrays of beams. Patterning via Optical Saturable Transitions (POST) is an alternative optical nanopatterning technique for patterning sub-wavelength features1-3. Since this technique uses single photons instead of electrons, it is extremely fast and does not require high light intensities1-3, opening the door to massive parallelization.

We report that the diffraction limit of conventional optical lithography can be overcome by exploiting the transitions of organic photochromic derivatives induced by their photoisomerization at low light intensities.1-3 This paper outlines our fabrication technique and two locking mechanisms, namely: dissolution of one photoisomer and electrochemical oxidation.

光可飽和遷移を経由してパターニング - 作製と特性評価

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process being used in order to maintain exquisite control over both feature size and feature density. Here, we demonstrate a method for tracking atomically resolved and controlled structures from initial template definition through final nanostructure metrology, opening up a pathway for top-down atomic control over nanofabrication. Hydrogen depassivation lithography is the first step of the nanoscale fabrication process followed by selective atomic layer deposition of up to 2.8 nm of titania to make a nanoscale etch mask. Contrast with the background is shown, indicating different mechanisms for growth on the desired patterns and on the H passivated background. The patterns are then transferred into the bulk using reactive ion etching to form 20 nm tall nanostructures with linewidths down to ~6 nm. To illustrate the limitations of this process, arrays of holes and lines are fabricated. The various nanofabrication process steps are performed at disparate locations, so process integration is discussed. Related issues are discussed including using fiducial marks for finding nanostructures on a macroscopic sample and protecting the chemically reactive patterned Si(100)-H surface against degradation due to atmospheric exposure.

We report a protocol for combining the atomic metrology of the Scanning Tunneling Microscope for surface patterning with selective Atomic Layer Deposition and Reactive Ion Etching. Using a robust process involving numerous atmospheric exposures and transport, 3D nanostructures with atomic metrology are fabricated.

アトミックトレーサブルナノ構造作製

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors (MKIDs) for the detection of faint astrophysical signatures, as well as for quantum computing applications and materials characterization. In this paper, procedures are presented for the fabrication and characterization of thin-film superconducting microwave resonators. The fabrication methodology allows for the realization of superconducting transmission-line resonators with features on both sides of an atomically smooth single-crystal silicon dielectric. This work describes the procedure for the installation of resonator devices into a cryogenic microwave testbed and for cool-down below the superconducting transition temperature. The set-up of the cryogenic microwave testbed allows one to do careful measurements of the complex microwave transmission of these resonator devices, enabling the extraction of the properties of the superconducting lines and dielectric substrate (e.g., internal quality factors, loss and kinetic inductance fractions), which are important for device design and performance.

Superconducting microwave resonators are of interest for detection of light, quantum computing applications and materials characterization. This work presents a detailed procedure for fabrication and characterization of superconducting microwave resonator scattering parameters.

超伝導共振器の作製と評価

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each thermoplastic of interest. Solvent bonding is a simple and versatile method that can be used to fabricate devices from a variety of plastics. An appropriate solvent is added between two device layers to be bonded, and heat and pressure are applied to the device to facilitate the bonding. By using an appropriate combination of solvent, plastic, heat, and pressure, the device can be sealed with a high quality bond, characterized as having high bond coverage, bond strength, optical clarity, durability over time, and low deformation or damage to microfeature geometry. We describe the procedure for bonding devices made from two popular thermoplastics, poly(methyl-methacrylate) (PMMA), and cyclo-olefin polymer (COP), as well as a variety of methods to characterize the quality of the resulting bonds, and strategies to troubleshoot low quality bonds. These methods can be used to develop new solvent bonding protocols for other plastic-solvent systems.

Solvent bonding is a simple and versatile method for fabricating thermoplastic microfluidic devices with high quality bonds. We describe a protocol to achieve strong, optically clear bonds in PMMA and COP microfluidic devices that preserve microfeature details, by a judicious combination of pressure, temperature, an appropriate solvent, and device geometry.

PMMAおよびCOPマイクロ流体デバイスの作製のための溶剤接着

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering thermal wave fields that are disturbed by the defect. This effect is measured and used to locate the defect. We form the destructively interfering wave fields by using a modified projector. The original light engine of the projector is replaced with a fiber-coupled high-power diode laser. Its beam is shaped and aligned to the projector&#39;s spatial light modulator and optimized for optimal optical throughput and homogeneous projection by first characterizing the beam profile, and, second, correcting it mechanically and numerically. A high-performance infrared (IR) camera is set up according to the tight geometrical situation (including corrections of the geometrical image distortions) and the requirement to detect weak temperature oscillations at the sample surface. Data acquisition can be performed once a synchronization between the individual thermal wave field sources, the scanning stage, and the IR camera is established by using a dedicated experimental setup which needs to be tuned to the specific material being investigated. During data post-processing, the relevant information on the presence of a defect below the surface of the sample is extracted. It is retrieved from the oscillating part of the acquired thermal radiation coming from the so-called depletion line of the sample surface. The exact location of the defect is deduced from the analysis of the spatial-temporal shape of these oscillations in a final step. The method is reference-free and very sensitive to changes within the thermal wave field. So far, the method has been tested with steel samples but is applicable to different materials as well, in particular to temperature sensitive materials.

This method aims at locating vertical subsurface defects. Here, we couple a laser with a spatial light modulator and trigger its video input to heat a sample surface deterministically with two anti-phased modulated lines while acquiring highly resolved thermal images. The defect position is retrieved from evaluating thermal wave interference minima.

レーザー光熱サーモグラフィーを用いた構造化加熱による地中欠陥局在

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of lithium-ion (Li-ion) batteries. However, a number of setbacks prevent their integration into commercial devices. The main limiting factor is due to nanoscale phenomena occurring at the electrode/electrolyte interfaces, ultimately leading to degradation of battery operation. These key problems are highly challenging to observe and characterize as these batteries contain multiple buried interfaces. One approach for direct observation of interfacial phenomena in thin film batteries is through the fabrication of electrochemically active nanobatteries by a focused ion beam (FIB). As such, a reliable technique to fabricate nanobatteries was developed and demonstrated in recent work. Herein, a detailed protocol with a step-by-step process is presented to enable the reproduction of this nanobattery fabrication process. In particular, this technique was applied to a thin film battery consisting of LiCoO2/LiPON/a-Si, and has further been previously demonstrated by in situ cycling within a transmission electron microscope.

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

A protocol for the fabrication of electrochemically active LiPON-based solid-state lithium-ion nanobatteries using a focused ion beam is presented.

その場でテスト用 LiPON ベース固体リチウム イオン Nanobatteries の集束イオンビーム ビーム加工

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. This wetting phenomenon is important in many technical fields ranging from physiology to aerospace engineering. Currently, several different techniques exist for fabricating hemiwicking structures. These conventional methods, however, are often time consuming and are difficult to scale-up for large areas or are difficult to customize for specific, nonhomogeneous patterning geometries. The presented protocol provides researchers with a simple, scalable, and cost-effective method for fabricating micro-patterned hemiwicking surfaces. The method fabricates wicking structures through the use of stamp printing, polydimethylsiloxane (PDMS) molding, and thin-film surface coatings. The protocol is demonstrated for hemiwicking with ethanol on PDMS micropillar arrays coated with a 70 nm thick aluminum thin-film.

A simple protocol is provided for the fabrication of hemiwicking structures of varying sizes, shapes, and materials. The protocol uses a combination of physical stamping, PDMS molding, and thin-film surface modifications via common materials deposition techniques.

Hemiwicking 表面の作製とスケーラブルなスタンプ印刷

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. ...

作製とマイクロ流体光力学発振器のテスト

要約

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フォトニック結晶スローライト導波路とキャビティの作製と評価

VBの作製

連続波光パラメトリック発振器の光の量子状態エンジニアリング

光可飽和遷移を経由してパターニング - 作製と特性評価

アトミックトレーサブルナノ構造作製

超伝導共振器の作製と評価

PMMAおよびCOPマイクロ流体デバイスの作製のための溶剤接着

レーザー光熱サーモグラフィーを用いた構造化加熱による地中欠陥局在

その場でテスト用 LiPON ベース固体リチウムイオン Nanobatteries の集束イオンビームビーム加工

Hemiwicking 表面の作製とスケーラブルなスタンプ印刷

作製とマイクロ流体光力学発振器のテスト

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フォトニック結晶スローライト導波路とキャビティの作製と評価

VBの作製

連続波光パラメトリック発振器の光の量子状態エンジニアリング

光可飽和遷移を経由してパターニング - 作製と特性評価

アトミックトレーサブルナノ構造作製

超伝導共振器の作製と評価

PMMAおよびCOPマイクロ流体デバイスの作製のための溶剤接着

レーザー光熱サーモグラフィーを用いた構造化加熱による地中欠陥局在

その場でテスト用 LiPON ベース固体リチウム イオン Nanobatteries の集束イオンビーム ビーム加工

Hemiwicking 表面の作製とスケーラブルなスタンプ印刷

その場でテスト用 LiPON ベース固体リチウムイオン Nanobatteries の集束イオンビームビーム加工