This work was supported by the Japan Science and Technology Agency (JST) through the Strategic Innovation Program. KPN acknowledges support from a grant-in-aid for scientific research (Grant no. 15H05462) from the Japan Society for the Promotion of Science (JSPS).

VORSICHT: Tragen Sie eine Schutzbrille und streng direkte Einwirkung von UV-Lampe zu verhindern und alle Laser, einschließlich der Femtosekundenlaser. Tragen Sie einen Reinraumanzug und Handschuhe Kontamination zu vermeiden. Entsorgen Sie jede Faser Müll richtig in der vorgesehenen Abfallkasten. 1. Vorbereitung Nanofaser <ol><li> an zwei Stellen getrennt, um 200 mm verwenden, um eine Faserbeschichtung Stripper für eine Länge von 5 mm der Polymermantel des optischen Einmodenfaser abzustreifen. Reinigen Sie die beiden mechanisch abgestreift Teile mit Reinraum- wipe in Methanol getaucht. Tauchen Sie die Faser zwischen diesen beiden gestrippt Teile in Aceton. Warten Sie 10 - 15 min bis der Mantel der Faser auseinander fallen. Nehmen Sie die Faser, die aus Aceton und reinigen Sie die gesamte abisolierten Teil Reinraum- Tupfer in Methanol getaucht. </li><li> Stellen Sie die gestrippt Faser auf die beiden Stufen der optischen Nanofaser Herstellung Equipment (onme), um die Nanofaser herzustellen. <ol><li> Starten Sie die Sonde Laser in die Faser und überwachen die Transn unter Verwendung der Photodiode und notieren Sie die Übertragungsdaten in den Computer, um die ADC-Karte. Starten Sie den Gasstrom die onme Software und die Flamme entzünden. Laden die voroptimierten Parameter in der onme Software für die Herstellung von konischen Fasern mit Taillendurchmesser von 500 nm und den Herstellungsprozess zu starten. HINWEIS: Die onme ist ein kommerziell erhältliches Gerät, konzipiert verjüngende Lichtleitfasern Technik unter Verwendung von Standard-Wärme-Pull herzustellen. Es verwendet Knallgasflamme, die Faser und zwei motorisierte Stufen zu erwärmen, um die Faser zu ziehen. Der Gasstrom und die Bühne Bewegungen werden durch Computerprogramm gesteuert. Die voroptimierten Parameter können vom Hersteller, auf spezielle Anfrage erhältlich. </li></ol></li><li> Nach der Fertigung, die verjüngte Faser auf die Nanofaser Halter fangen die UV-härtbaren Epoxid verwendet wird. Decken Sie die Nanofaserhalter die obere Abdeckung mit Glasplatte mit (in der Abbildung 1a gezeigt). Legen Sie die Probe in einem Reinfeld und Transfer zum Femtosekunden laser Fertigungseinheit. </li></ol> 2. Femtosekunden-Laser Fabrication <ol><li> Die Ausrichtung der Fertigung Setup <ol><li> Legen Sie eine Glasplatte, auf die Herstellung Bank in einer Höhe von 15 mm. Bestrahlen der Femtosekundenlaser für 5 s bei Pulsenergie von 1 mJ. Identifizieren Sie die Femtosekunden-Laser-Ablation von der Weißlichterzeugung induziert wird, und das Auftreten von Ablationsmusters als Schaden-line auf der Glasplatte. </li><li> Wiederholen Sie den Vorgang, indem die Höhe der Glasplatte Ändern der X-Stufe des Herstellungsbank benutzen. Für jede Fertigung, zu übersetzen, die Y-Stufe des Herstellungsbank von 1 mm die Fertigung in einer neuen Position zu machen. </li><li> Finden Sie die Höhe für die stärkste Ablationslinie. In dieser Position wird eine Feinabstimmung der Neigungswinkel und die Position einer der Faltspiegel die Ablation zu maximieren. Auch eine Feinabstimmung der Neigung der X-Stufe des Herstellungs bench die Ablation zu maximieren. HINWEIS: Der Neigungswinkel des Klappspiegel abgestimmt using der kinematischen Halter -drehknöpfe Spiegel und die Position des Spiegels wird durch die Übersetzung der Z-Stufe abgestimmt, auf dem sie angebracht ist. </li><li> Nach der Optimierung auf der CCD-Kamera-Software die Position der Ablationslinie markieren und die Glasplatte zu entfernen. HINWEIS: Die Steuerungssoftware für die CCD-Kamera ermöglicht Bildaufnahme und Zeichenmarkierungen auf dem aufgenommenen Bild. Es ermöglicht auch die Daten des aufgenommenen Bildes und die Markierungen speichern. Da die X-Stufe des Herstellungsbank nicht absolute Positionsbezug hat, wird das CCD-Bild als Positionsbezug in der X-Achse verwendet. Die Auflösung des CCD-Bild ist 10 &amp; mgr; m pro Pixel. </li><li> Mit dem Platin (Pt) -coater, beschichten die Glasplatte für 60 s eine 25 nm dicke Schicht aus Pt auf der Glasplatte abgeschieden werden. Bild der Ablationsmusters auf der Glasplatte mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM). Wenn die Abtragungsmuster zeigt periodische Struktur mit einer Periode von 350 nm (der erwartete Interferenzstreifenmuster), dann die Alignment optimiert. Else wiederholen Sie den Vorgang (aus Schritt 2.1.1 - 2.1.4) für niedrigere Pulsenergien (bis zu 300 &amp; mgr; J), bis eine periodische Ablationsmusters zu sehen ist. </li></ol></li><li> Die Herstellung von apodisierter PhC Hohlraum <ol><li> Platzieren Sie die sich verjüngende Faser auf der Fertigungs bench etwa parallel zur Ablation Linie auf der CCD-Kamera markiert. </li><li> Senden Sie eine Sonde Laser (Leistung = 1 mW) durch den sich verjüngenden Faser und beobachten Sie die Streuung von der konischen Faser auf der CCD-Kamera. Die stärkste Streuung Teil entspricht dem Nanobereich aufgrund seiner Sublambdabereich Durchmesser. </li><li> Übersetzen Sie die Z-Stufe der Herstellung Bank die Nanofaser auf die Ablationslinie Position auf der CCD-Kamera markiert zu zentrieren. </li><li> Schalten Sie die Sonde Laser aus und bestrahlen den Femtosekundenlaser mit einer minimalen Pulsenergie (&lt;10 &amp; mgr; J). Übersetzen Y-Bühne die Nanofaser mit dem Femtosekunden-Laserstrahl überlappen. Die Überlappung wird durch die Beleuchtung der Nanofaser, obs identifiziertenerved auf der CCD-Kamera. HINWEIS: Die Nanofaser wird nun mit Bezug auf die Femtosekunden-Laserstrahls entlang Y und Z-Achse ausgerichtet. </li><li> Um die Nanofaser entlang der X-Achse, zu übersetzen, die X-Phase zu überlappen die Nanofaserposition in die Ablation Linie markierten Position auf der CCD-Kamera auszurichten. </li><li> Übersetzen Sie die Y-Stufe, die Überlappung von Nanofaser mit dem Femtosekundenlaser zu maximieren. Beachten Sie die Reflexion der beiden ersten Aufträge aus der Nanofaser (erscheint als zwei helle Flecken auf der Glasplatte der oberen Abdeckung). Beachten Sie die Bewegung dieser Reflexionsflecken, während die Y-Bühne hin und her übersetzen. HINWEIS: Wenn diese Punkte zu einer Seite bewegen, dann nicht Nanofaser ist mit der Ablationslinie parallel. In diesem Fall dreht die Rotationsstufe die Nanofaser parallel zur Ablationslinie zu machen. Wenn sie parallel sind, werden die Reflexionsflecken als ein Blitz erscheinen. </li><li> Nachdem auf die Ablationslinie die Nanofaser parallel, zu übersetzen, die Y-Stufe die zu maximierenÜberlappung zwischen dem Femtosekundenlaserstrahl und Nanofaser, durch die Kraft des Femtosekundenlasermess in die Nanofaser geführten Moden gestreut eine Photodiode am Ende der konischen Faser verwendet. Nach Maximieren der Überlappung drehen dem Winkel Herstellungs θ = 0,5 ° die Rotationsstufe. HINWEIS: Für eine maximale Überlappung zwischen dem Femtosekunden-Laserstrahls und Nanofaser, würde man die Leistung des Femtosekunden-Laserlicht in die Nanofaser geführten Moden verstreut erwarten maximiert werden. </li><li> Blockieren Sie den Femtosekundenlaser mit Leistungsmesser und stellen Sie die Pulsenergie auf 0,27 mJ. Ändern Sie die Femtosekundenlaser-Einstellungen auf die Single-Shot-Bestrahlung-Modus. HINWEIS: In diesem Modus wird nur ein einziger Impuls erzeugt wird, wenn der Feuerschalter betätigt wird, sonst gibt es keine Laserausgang. <ol><li> Entfernen Sie den Leistungsmesser aus dem Laserstrahlpfad und feuern einen einzigen Femtosekunden-Laserpuls. Damit ist das Herstellungsverfahren. </li></ol></li></ol></li><li> Fabricatiauf der Defekt induzierten PhC Hohlraum <ol><li> Überprüfen Sie die Ausrichtung der Einrichtung durch die Ablation auf einer Glasplatte zu beobachten, wie in Abschnitt 2.1 beschrieben. die Höhe für die stärkste Ablationslinie, legen Sie eine 0,5 mm Kupferdraht in der Mitte des Laserstrahls kurz vor der Phasenmaske Nach dem Auffinden. Der Kupferdraht sollte entlang der Y-Achse sein (senkrecht zur Ablation Linie). </li><li> Überprüfen Sie die Abtragungsmuster auf der Glasplatte, während die Position des Kupferdrahts entlang der Z-Achse zu verändern. Fixieren Sie die Position des Kupferdrahtes, wenn das Ablationsmusters in der Mitte der Ablationslinie eine einzige Lücke zeigt. </li><li> Nach der Ausrichtung, führen Sie die Femtosekunden-Laserherstellung auf der Nanofaser, das Verfahren im Abschnitt 2.2 ausführlich folgen. Für diese Fertigung, den Winkel der Herstellung = 0 ° bis &amp; thgr. </li></ol></li></ol> 3. Charakterisierung der hergestellten Proben <ol><li> Messung der optischen Eigenschaften <ol><li> Bereiten Sie die seTUP für die optischen Messungen , wie in 1b gezeigt. Starten Sie die Breitband-Lichtquelle in die sich verjüngende Faser und messen die Transmissions- und Reflexionsspektrum vor und nach der Herstellung des Spektrumanalysator. Nach der Herstellung, zeigt das Transmissionsspektrum ein Sperrband der Bragg-Resonanz der hergestellten Probe entspricht. </li><li> Drehen Sie die Paddel der Faser Inline Polarisator die Polarisation und nehmen die Spektren für zwei orthogonalen Polarisationen X-Pol und Y-pol zu wählen. HINWEIS: Für die X-Pol (Polarisation entlang der Nano Kratern) das Sperrband wird 21 blauverschoben sein ( in Richtung der kürzeren Wellenlängen) und die Streuung von der Nanofaser stärker sein wird . So wählen Sie die Polarisationen durch das Spektrum und die CCD-Kamera. </li><li> Für eine der Polarisationen, nehmen die Transmissionsspektren durch die Dehnung des sich verjüngenden Faser die PZT (gezeigt in Abbildung 1b) verwendet wird . Nehmen Sie die Spektren, die durch stretching die verjüngte Faser in Schritten von 2 &amp; mgr; m, bis die maximale Strecklänge von 20 um (begrenzt durch die PZT Abtastbereich). Beachten Sie, dass die Bragg-Resonanz-rot-verschoben wird (in Richtung der längeren Wellenlänge) durch die verjüngte Faser Stretching. Aus diesen Spektren, die Verschiebung der Resonanz Bragg Berechnung pro Einheit Strecklänge. </li><li> Für die Lösung der Resonatormoden und den absoluten Hohlraum Transmissionsmessung, verwenden Sie die abstimmbare Laserquelle CW. Starten des Lasers in die sich verjüngende Faser und überwacht die Übertragung eine Photodiode verwendet wird. </li><li> Stellen Sie die Laserwellenlänge auf die roten Seitenkante der Sperrbereich für die Y-pol und verwenden, um die Faser inline Polarisator die Übertragung zu minimieren. Auf diese Weise wird der X-Pol-Komponente unterdrückt und nur die Y-pol ausgewählt ist. Stellen Sie die Laserwellenlänge um weiter aus dem roten seitigen Bandkante und der Übertragung aufzeichnen, während Strecken der sich verjüngende Faser 0-20 &amp; mgr; m. <ol><li> Wiederholen Sie die Messung durch den Laser wavel Ändernength bis blau-Seite in Schritten von 0,3 nm bis die gesamte Sperrband bedeckt ist. Aus diesen Daten das gesamte Spektrum der Daten für die Resonanzverschiebung pro Einheit rekonstruieren mit Länge in Schritt 3.1.3 gemessen Stretching. HINWEIS: Für eine typische Probe, die Sperr (Resonanz Bragg) zusammen mit den Verschiebungen Modi Hohlraum von 2 nm durch die verjüngte Faser um 20 &amp; mgr; m Dehnung und der typischen freien Spektralbereich für die Hohlraummoden sind zwischen 0,05-0,5 nm. 4 Resonatormoden durch die sich verjüngende Faser Dehnung - für eine gegebene Wellenlänge des Eingangslaser kann man mindestens 3 messen. Der Frequenzabstand zwischen den Moden wird aus den Daten für die Resonanzverschiebung pro Längeneinheit in Schritt 3.1.3 gemessenen Dehnung abgeleitet. Wiederholen der Messung durch die Laserwellenlänge in Schritten von 0,3 nm ändert, mindestens 2 bis 3 aufeinanderfolgende Hohlraum-Modi werden in den aufeinanderfolgenden Messungen erneut gemessen. Man kann durch die Überlagerung der Sendedaten für die aufeinanderfolgenden Messungen während Matte das gesamte Spektrum zu rekonstruierenChing Position der Wieder gemessen Resonatormoden. </li></ol></li><li> Nun messen Sie das Spektrum für die andere Polarisation unter Verwendung von ähnlichen Verfahren wie in den Schritten 3.1.5 und 3.1.5.1 erwähnt. </li></ol></li><li> Abbilden der hergestellten Probe <ol><li> Legen Sie die hergestellte Probe auf einem 2 cm langen Metallplatte und befestigen Sie die beiden Enden der sich verjüngenden Faser an der Metallplatte UV-härtbaren Epoxid verwendet wird. Machen Sie die Bestrahlungsseite der Probe sicher, die Metallplatte zugewandt ist, so dass die Schattenseite abgebildet werden kann. </li><li> Verwenden, um die Pt-Beschichter zur Beschichtung der Probe für 30 s und eine Schicht aus Pt mit einer Dicke von etwa 10 nm abzuscheiden. Legen Sie die Probe in die SEM. Nehmen Sie die REM-Aufnahme der Probe bei jeder 0,1 mm über die gesamte Region hergestellt. </li></ol></li></ol>

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	<li>Painter, O. J., 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=Two-Dimensional+Photonic+Band-Gap+Defect+Mode+Laser.">Two-Dimensional Photonic Band-Gap Defect Mode Laser.</a> Science. 284, 1819-1821 (1999).</li><li>Loncar, M., Scherer, A., Qiu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photonic+crystal+laser+sources+for+chemical+detection.">Photonic crystal laser sources for chemical detection.</a> Appl. Phys. Lett. 82, 4648 (2003).</li><li>Tanabe, T., Notomi, M., Mitsugi, S., Shinya, A., Kuramochi, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All-optical+switches+on+a+silicon+chip+realized+using+photonic+crystal+nanocavities.">All-optical switches on a silicon chip realized using photonic crystal nanocavities.</a> Appl. Phys. Lett. 87, 151112 (2005).</li><li>Yoshie, T., 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=Vacuum+Rabi+splitting+with+a+single+quantum+dot+in+a+photonic+crystal+nanocavity.">Vacuum Rabi splitting with a single quantum dot in a photonic crystal nanocavity.</a> Nature. 432, 200-203 (2004).</li><li>Akimov, A. V., 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=Generation+of+single+optical+plasmons+in+metallic+nanowires+coupled+to+quantum+dots.">Generation of single optical plasmons in metallic nanowires coupled to quantum dots.</a> Nature. 450, 402-406 (2007).</li><li>Noginov, M. A., 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=Demonstration+of+a+spaser-based+nanolaser.">Demonstration of a spaser-based nanolaser.</a> Nature. 460, 1110-1112 (2009).</li><li>Zhang, X. Y., Zhang, T., Hu, A., Song, Y. J., Duley, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controllable+plasmonic+antennas+with+ultra+narrow+bandwidth+based+on+silver+nano-flags.">Controllable plasmonic antennas with ultra narrow bandwidth based on silver nano-flags.</a> Appl. Phys. Lett. 101, 153118 (2012).</li><li>Tong, L., Zi, F., Guo, X., Lou, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+microfibers+and+nanofibers:+A+tutorial.">Optical microfibers and nanofibers: A tutorial.</a> Opt. Comm. 285, 4641-4647 (2012).</li><li>Morrissey, M. J., 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=Spectroscopy,+manipulation+and+trapping+of+neutral+atoms,+molecules,+and+other+particles+using+optical+nanofibers:+A+review.">Spectroscopy, manipulation and trapping of neutral atoms, molecules, and other particles using optical nanofibers: A review.</a> Sensors. 13, 10449-10481 (2013).</li><li>Kien, F. L., Dutta Gupta, S., Balykin, V. I., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneous+emission+of+a+cesium+atom+near+a+nanofiber:+Efficient+coupling+of+light+to+guided+modes.">Spontaneous emission of a cesium atom near a nanofiber: Efficient coupling of light to guided modes.</a> Phys. Rev. A. 72, 032509 (2005).</li><li>Nayak, K. P., Melentiev, P. N., Morinaga, M., Kien, F. L., Balykin, V. I., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+nanofiber+as+an+efficient+tool+for+manipulating+and+probing+atomic+fluorescence.">Optical nanofiber as an efficient tool for manipulating and probing atomic fluorescence.</a> Opt. Express. 15, 5431-5438 (2007).</li><li>Nayak, K. P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+atoms+on+an+optical+nanofiber.">Single atoms on an optical nanofiber.</a> New J. Phys. 10, 053003 (2008).</li><li>Nayak, K. P., Kien, F. L., Morinaga, M., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antibunching+and+bunching+of+photons+in+resonance+fluorescence+from+a+few+atoms+into+guided+modes+of+an+optical+nanofiber.">Antibunching and bunching of photons in resonance fluorescence from a few atoms into guided modes of an optical nanofiber.</a> Phys. Rev. A. 79, 021801 (2009).</li><li>Yalla, R., Nayak, K. P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+photon+measurements+from+single+quantum+dots+on+an+optical+nanofiber.">Fluorescence photon measurements from single quantum dots on an optical nanofiber.</a> Opt. Express. 20, 2932-2941 (2012).</li><li>Yalla, R., Kien, F. L., Morinaga, M., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+Channeling+of+Fluorescence+Photons+from+Single+Quantum+Dots+into+Guided+Modes+of+Optical+Nanofiber.">Efficient Channeling of Fluorescence Photons from Single Quantum Dots into Guided Modes of Optical Nanofiber.</a> Phys. Rev. Lett. 109, 063602 (2012).</li><li>Kien, F. L., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cavity-enhanced+channeling+of+emission+from+an+atom+into+a+nanofiber.">Cavity-enhanced channeling of emission from an atom into a nanofiber.</a> Phys. Rev. A. 80, 053826 (2009).</li><li>Kato, S., Aoki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strong+coupling+between+a+trapped+single+atom+and+an+all-fiber+cavity.">Strong coupling between a trapped single atom and an all-fiber cavity.</a> Phys. Rev. Lett. 115, 093603 (2015).</li><li>Hoffman, J. E., 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=Ultrahigh+transmission+optical+nanofibers.">Ultrahigh transmission optical nanofibers.</a> AIP Advances. 4, 067124 (2014).</li><li>Nayak, K. 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=Cavity+formation+on+an+optical+nanofiber+using+focused+ion+beam+milling+technique.">Cavity formation on an optical nanofiber using focused ion beam milling technique.</a> Opt. Express. 19, 14040-14050 (2011).</li><li>Kien, F. L., Nayak, K. P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanofibers+with+Bragg+gratings+from+equidistant+holes.">Nanofibers with Bragg gratings from equidistant holes.</a> J. Modern Opt. 59, 274-286 (2012).</li><li>Nayak, K. P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photonic+crystal+formation+on+optical+nanofibers+using+femtosecond+laser+ablation+technique.">Photonic crystal formation on optical nanofibers using femtosecond laser ablation technique.</a> Opt. Express. 21, 2480-2490 (2013).</li><li>Nayak, K. P., Zhang, P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+nanofiber-based+photonic+crystal+cavity.">Optical nanofiber-based photonic crystal cavity.</a> Opt. Lett. 39, 232-235 (2014).</li><li>Becker, M., 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=Fiber+Bragg+grating+inscription+combining+DUV+sub-picosecond+laser+pulses+and+two-beam+interferometry.">Fiber Bragg grating inscription combining DUV sub-picosecond laser pulses and two-beam interferometry.</a> Opt. Express. 16, 19169-19178 (2008).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Der Linseneffekt der Nanofaser spielt eine wichtige Rolle in der Herstellungstechnik, wodurch Nano Kratern auf der Schattenfläche des Nanofaser (gezeigt in 2) zu schaffen. Der Linseneffekt der Nanofaser macht auch die Herstellungsverfahren robust keinen mechanischen Instabilitäten in der Querrichtung (Y-Achse). Außerdem wird durch Single-Shot - Bestrahlung, die Instabilitäten entlang der anderen Achsen wirken sich nicht auf die Herstellung als die Bestrahlungszeit nur 120 fs ist (dh Impulsbreite). Als Ergebnis werden periodische Nanostrukturen mit klar definierten Periodizität über mehrere tausend Perioden hergestellt werden, ohne dass besondere Sorgfalt unter mechanischen Schwingungen zu unterdrücken. Viele nanofabrication Techniken wie FIB Fräsen, Elektronenstrahllithografie und sogar Femtosekundenlaserabtragung, implementieren Punkt-für-Punkt-Fertigung. Die Punkt-für-Punkt-Fertigung ist für starre Proben geeignet, wo die mechanische stakeit gewährleistet werden kann. Bei optischen Nanofasern, wenn die verjüngte Faser gehalten hängt, ohne starres Substrat dann mechanische Instabilitäten zu berühren wirkt sich auf den Herstellungsprozess. Auf der anderen Seite, wenn die Nanofaser auf einem starren Substrat dann eine Kontamination durch das Substrat selbst oder aufgrund des Ätzens des Substrats angeordnet ist, kann die optische Qualität beeinträchtigen. Insbesondere in Bezug auf die FIB Frästechnik sind zusätzliche Nachteile mechanischer Instabilitäten aufgrund von Effekten der Nanofaser und Materialmodifikation Aufladung aufgrund von Verunreinigung aus dem Ionenstrahl selbst. Daher präsentiert das Protokoll hier für eine Single-Shot-optischen Fertigung auf Nanofaser vorzuziehen ist der Punkt-für-Punkt-Fertigung. Jedoch Punkt-für-Punkt-Herstellung kann für einige Anwendungen bevorzugt werden, bei denen auf der Nanofaser beliebigen Muster Herstellung ist wesentlich. Ein entscheidender Schritt in dem Protokoll ist die Ausrichtung der Fertigung Setup. Da die fagewährleisten maximale durch Femtosekunden - Impuls mit einer Impulsbreite von 120 fs, wobei die optische Weglängendifferenz zwischen den 1-Reihenfolgen durchgeführt ± 23 sollte räumliche Überlappung um sicherzustellen , werden minimiert. Die Weglängendifferenz sollte weniger als 36 &amp; mgr; m hohe Sichtbarkeit der Interferenzstreifen zu gewährleisten. Daher sollte die Position und der Neigungswinkel der Faltspiegel präzise gesteuert. Obwohl der Femtosekundenlaserstrahlgröße entlang der Nanofaser beträgt 5,6 mm der Interferenzbereich weniger als 1 mm entlang der X-Achse durch die räumliche Überlappung der Impulse begrenzt. Es sollte auch darauf geachtet werden, dass der Femtosekunden Laserstrahl genau senkrecht zu der Phasenmaske und dem Herstellungsbank sollte der Phasenmaske parallel sein. Selbst eine Neigung von 10 mrad kann genug Weglängendifferenz induzieren, um die Interferenzstreifen auszuwaschen. Schließlich sollte die Achse der zylindrischen Linse mit den Leitungen auf der Phasenmaske genau senkrecht sein. Sonst wird es Induce ein Drehwinkel zwischen der Linie fokussiert ± 1-Ordnungen, die Überlappung zwischen ihnen zu verringern. Eine weitere wichtige Voraussetzung für eine erfolgreiche Fertigung ist die Herstellung von qualitativ hochwertigen Nanofaser. Um eine hohe Finesse Resonatormoden zu erhalten, sollte die ursprüngliche Nano Getriebe&gt; 95% sein und sollte von Staub und anderen Verunreinigungen frei sein. Jede Verunreinigung auf Nanofasern induziert unregelmäßige Intensitätsmuster, was zu nicht reproduzierbaren Fertigung und kann sogar die Nanofasern brechen. Die Qualität der Nanofaser aus der hohen Übertragungs beurteilt und Streuungsmuster der geführten Moden auf der CCD-Kamera beobachtet. Die Transmissionsspektren, gezeigt in den 4 und 5, zeigen Sperrbereich Regionen , in denen mehr als 98% des Eingangslichts reflektiert und fällt Übertragung zu einigen Prozent. Die Übertragung weg von dem Sperrband liegt bei etwa 100% sicher, dass die Herstellung nicht signifikanten Verlust induziert undunterhält die optische Qualität der Nanofaser. Darüber hinaus gewährleistet die beobachtete hohe Finesse Resonatormoden (in Tabelle 1) innerhalb des Sperrbereich weiter die Qualität der Fertigung. Der Sperrbereich wird gut von der Bragg-Reflexion von den periodischen Nano Krater auf der Nanofaser verstanden. Die Bragg - Resonanz (λ R = 2n eff Λ G) hängt von dem effektiven Brechungsindex (n eff) des geführten Modus und dem Abstand (Λ G) des Interferenzstreifens. In den Daten in diesem Protokoll vorgestellt wird das Sperrband um eine Wellenlänge von 800 nm beobachtet. Der Sperrbereich und der Hohlraum-Modi können durch Strecken der sich verjüngende Faser über 10-15 nm abgestimmt werden. Allerdings , um die Resonanzwellenlänge ändern muss man die Nanofaser - Durchmesser ändern , um eine andere n eff zu realisieren oder die Phasenmaske eine andere Λ G zu erkennen , zu ändern. Aus den Resonatormoden in Tabelle 1 aufgeführt, FinesseWerte im Bereich von 30 bis 500 realisiert werden. Aufgrund der starken Quer Einschluss der Nanofaser geführten Moden werden hohe Kooperativität / Purcell Faktoren für solche Feinheit Werte 16 erwartet. Die Breitband-Abstimmbarkeit zusammen mit starken Einschluss des Feldes in einer solchen faserbasierten PhC Hohlraum bietet eine hohe Nachfrage für verschiedene Anwendungen von Nano-Photonik für die Wissenschaft der Quanteninformation hin. Zusammenfassend haben wir ein Protokoll zur Herstellung 1D PhC Kavitäten auf Subwellenlängen Durchmesser Siliciumdioxidfasern mittels Femtosekunden-Laser induzierter Ablation dargestellt. Eine solche Herstellungstechnik verschiedene nanophotonischer Geräte von Mikro- / Nanofasern zu machen implementiert werden können und auf andere nanofabrication Prozesse angepasst werden kann.

Starke Führung von Licht in nanophotonischer Geräte hat neue Grenzen in der optischen Wissenschaft eröffnet. Moderne nanofabrication Technologien haben es ermöglicht die Herstellung von 1-D und 2-D - Photonic - Kristall (PHC) Hohlräume für neue Perspektiven in Laser 1, 2 und Erfassen optische Schaltanwendungen 3. Darüber hinaus starke Wechselwirkung Licht-Materie in diesen PhC Hohlräume hat 4 neue Wege für die Quanteninformationswissenschaft eröffnet. Neben PhC Hohlräumen, Plasmonen Nanokavitäten haben auch viel versprechende Perspektiven 5 gezeigt , 6, 7. Allerdings ist eine solche Hohlräume faserbasierten Kommunikationsnetzwerk eine Schnittstelle bleibt eine Herausforderung. In den letzten Jahren verjüngte optische Einmodenfaser mit Subwellenlängen Durchmesser als optische Nanofasern bekannt, hat sich als vielversprechende nanophotonischer Gerät entstanden. Aufgrund der starkenQuer Einschließung des Nanofaser geführten Bereich und die Fähigkeit , mit dem umgebenden Medium zu interagieren, wird die Nanofaser weitgehend angepasst und für verschiedene Anwendungen nanophotonischer 8 untersucht. Abgesehen davon ist es auch stark untersucht und für die Quanten Manipulation von Licht umgesetzt und 9 Materie. Effiziente Kopplung der Emission von Quantenemitter wie, Einzel- / wenige lasergekühlten Atomen und einzelnen Quantenpunkten, in die Nano geführten Moden wurde untersucht und gezeigt , 10, 11, 12, 13, 14, 15. Die Licht-Materie - Wechselwirkung auf Nanofaser kann signifikant durch Struktur PhC Hohlraum auf der 16 Nanofaser verbessert werden, 17. Der entscheidende Vorteil für such ein System ist die Faser-in-line-Technologie, die mit dem Kommunikationsnetz ohne weiteres integriert werden kann. Lichtdurchlässigkeit von 99,95% durch die sich verjüngende Nanofaser wurde 18 gezeigt. Jedoch ist die Nanofaserübertragungs extrem anfällig gegenüber Staub und Verschmutzung. Daher wird die Herstellung von PhC Struktur auf Nano herkömmlichen Nanofabrikationstechnik ist nicht sehr fruchtbar. Obwohl Hohlraum Fertigung auf Nano Focused Ion Beam (FIB) Fräsen hat 19 gezeigt worden, 20, ist die optische Qualität und Reproduzierbarkeit nicht so hoch. In diesem Video - Protokoll präsentieren wir eine kürzlich 21 gezeigt, 22 Technik PhC Hohlräume auf Nanofaser mit Femtosekunden - Laser - Ablation herzustellen. Die Herstellungen werden durchgeführt, indem ein Zweistrahl-Interferenzmuster des Femtosekundenlasers auf der Nanofaser und IRRAD Schaffungiating einen einzigen Femtosekunden-Laserpuls. Der Linseneffekt der Nanofaser spielt eine wichtige Rolle bei der Realisierbarkeit derartiger Techniken, Ablation Kratern auf der Schattenfläche des Nanofaser zu schaffen. Für eine typische Probe, periodische Nano Kratern mit einer Periode von 350 nm und mit variierendem Durchmesser allmählich 50-250 nm über eine Länge von 1 mm auf einer Nanofaser mit einem Durchmesser hergestellt rund 450-550 nm. Solchen periodischen Nano Krater auf Nanofaser, wirken als ein 1-D PhC. Wir stellen ebenfalls ein Verfahren, das Profil des Nano Kraters Array zu steuern apodisierte und defektinduzierten PhC Hohlräume auf der Nanofaser herzustellen. Ein wesentlicher Aspekt solcher nanofabrication ist die ganze optische Verarbeitung, so dass eine hohe optische Qualität beibehalten werden kann. Darüber hinaus ist die Fertigung durch die Bestrahlung mit einem einzigen Femtosekundenlaserpulses, so dass die Technik immun gegen mechanische Instabilitäten und andere Herstellungsunvollkommenheiten getan. Auch dies ermöglicht Inhouse-Produktion von PhC nanoFaserhohlraum so, dass die Wahrscheinlichkeit der Kontamination minimiert werden kann. Dieses Protokoll soll andere implementieren und passen diese neue Art von Nanofabrikationstechnik zu helfen. Figur 1a zeigt die schematische Darstellung der Herstellungseinrichtung. Die Einzelheiten der Herstellungsaufbau und Ausrichtungsverfahren werden in 21 diskutiert, 22. Ein Femtosekundenlaser mit 400 nm Mittenwellenlänge und 120 fs Impulsbreite fällt auf eine Phasenmaske. Die Phasenmaske teilt den Femtosekunden-Laserstrahl in 0 und ± 1 Aufträge. Ein Strahlblock wird verwendet, um die 0-ter Ordnung Strahl zu blockieren. Die klappbaren Spiegeln die ± 1-Ordnungen an der Nanofaser Position symmetrisch rekombinieren, um ein Interferenzmuster zu erzeugen. Die Steigung der Phasenmaske beträgt 700 nm, so dass das Interferenzmuster eine Steigung (Λ G) von 350 nm. Die zylindrische Linse fokussiert das Femtosekunden-Laserstrahl entlang der Nanofaser. Die Strahlgröße über (Y-Achse)und zusammen (Z-Achse) der Nanofaser beträgt 60 &amp; mgr; m und 5,6 mm, respectively. Die sich verjüngende Faser wird auf einem Halter montiert ist, ausgestattet mit Piezoaktors (PZT) für die Faser Dehnung. Eine obere Abdeckung mit Glasplatte wird verwendet, um die Nanofaser vor Staub zu schützen. Der Halter mit der sich verjüngenden Faser wird auf einer Fertigungs Bank mit Übersetzung (XYZ) und Rotation (θ) Stufen ausgestattet fixiert. Die θ-Stufe ermöglicht eine Drehung des Nanofaserprobe in der YZ-Ebene. Die X-Bühne kann steuern, auch die Neigungswinkel entlang XY- und XZ-Ebene. Eine CCD - Kamera ist in einem Abstand von 20 cm von der Nanofaser und in einem Winkel von 45 ° in der XY-Ebene angeordnet , um die Nanofaserlage zu überwachen. Alle Experimente werden in einem Reinraumkabine ausgestattet mit HEPA (High-Efficiency Particulate Arretieren) Filter durchgeführt, um staubfreien Bedingungen erreichen. Staubfreien Zustand ist wichtig, um die Übertragung der Nanofaser zu erhalten. Abbildung 1b zeigt die schematische Darstellung der optischen Messungen. Während der Herstellung werden die optischen Eigenschaften durch die Einführung eines Breitband (Wellenlängenbereich: 700-900 nm) kurz überwacht fasergekoppelte Lichtquelle in die sich verjüngende Faser und die Messung des Spektrums des gesendeten und dem reflektierten Licht hochauflösende Spektrumanalysator. Eine abstimmbare CW-Laserquelle wird verwendet, um richtig die Resonatormoden zu lösen und den absoluten Hohlraum Übertragung zu messen. Wir stellen das Protokoll für die Herstellung und Charakterisierung. Der Protokollabschnitt ist in drei Unterabschnitte, Nanofaservorbereitung, Femtosekundenlaser Herstellung und Charakterisierung der hergestellten Proben aufgeteilt.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="828">
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:309px;">Femtosecond Laser</td>
			<td style="width:219px;">Coherent Inc.</td>
			<td style="width:236px;">Libra HE</td>
			<td style="width:64px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Phase Mask</td>
			<td>Ibsen Photonics</td>
			<td>Custom Made</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Optial Nanofiber Manufacturing Equipment&#160;&#160;</td>
			<td>Ishihara Sangyo</td>
			<td>ONME</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">ADC Card</td>
			<td>PicoTech</td>
			<td>ADC-24</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Single mode fiber</td>
			<td>Fujikura</td>
			<td>FutureGuide-SM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Broadband source</td>
			<td>NKT Photonics</td>
			<td>SuperK EXTREME</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">CW Tunable Laser</td>
			<td>Coherent Inc.</td>
			<td>MBR-110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Spectrum analyser (Transmission spectrum)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>Nicolet 8700</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Spectrum analyser (Reflection spectrum)</td>
			<td>Ocean Optics</td>
			<td>QE65000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">CCD Camera</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>DCC1545M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Power Meter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>D3MM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Pt-Coater</td>
			<td>Vacuum Device Inc.</td>
			<td>MSP-1S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Scanning Electron Microscope</td>
			<td>Keyence</td>
			<td>VE-9800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">UV Curable Epoxy</td>
			<td>NTT-AT</td>
			<td>AT8105</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Photodiode</td>
			<td>ThorLabs</td>
			<td>PDA 36A-EC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Clean room wipe</td>
			<td>TExWipe</td>
			<td>TX-404</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Fiber coating stripper</td>
			<td>NTT-AT</td>
			<td>Fiber nippers 250 &#956;m&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Cover glass</td>
			<td>Matsunami Glass IND,LTD</td>
			<td>NEO micro cover glass 0.12-0.17 mm&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">PZT</td>
			<td>NOLIAC</td>
			<td>NAC 2011-H20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Cylindrical lens stage</td>
			<td>NewPort</td>
			<td>M-481-A&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Y,Z stages</td>
			<td>Chuo Precision Industrial Co., LTD.</td>
			<td>LD-149-C7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Rotation stage</td>
			<td>SIGMA KOKI</td>
			<td>KSPB-1026MH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Z-stage(1), Z-stage(2)</td>
			<td>NewPort</td>
			<td>M-460P&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Fiber coating stripper</td>
			<td>NTT-AT</td>
			<td>Fiber nippers 250 &#956;m&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of 1-d photonic crystal cavity on a nanofiber using femtosecond laser-induced ablation

Wir präsentieren ein Protokoll zur Herstellung von 1-D Photonic-Kristall (PHC) Hohlräume auf Sublambdabereich Durchmesser verjüngte optische Fasern, optische Nanofasern, Femtosekunden-Laser-induzierte Ablation unter Verwendung. Wir zeigen, dass Tausende von periodischen Nano Kratern auf einem optischen Nanofaser hergestellt werden, indem sie mit nur einem Femtosekunden-Laserpuls bestrahlt wird. Für eine typische Probe, periodische Nano Kratern mit einer Periode von 350 nm und mit variierendem Durchmesser allmählich 50-250 nm über eine Länge von 1 mm auf einer Nanofaser mit einem Durchmesser hergestellt rund 450-550 nm. Ein wichtiger Aspekt einer solchen nanofabrication ist, dass die Nanofaser selbst als eine zylindrische Linse und fokussiert den Femtosekundenlaserstrahl auf seiner Schattenfläche. Darüber hinaus macht die Single-Shot-Herstellung es immun gegen mechanische Instabilitäten und andere Herstellungs Unvollkommenheiten. Solche periodischen Nano Krater auf Nanofaser, wirken als 1-D PhC und stark und Breitband-Reflexion ermöglichen, während die hohe Übertragung aus dem Sperrbereich Aufrechterhaltung. Wir stellen ebenfalls ein Verfahren, das Profil des Nano Kraters Array zu steuern apodisierte und defektinduzierten PhC Hohlräume auf der Nanofaser herzustellen. Die starke Begrenzung des Feldes sowohl Quer- und Längs in den Nanobasis PhC Hohlräume und die effiziente Integration in die Glasfasernetze, öffnen Sie können neue Möglichkeiten für nanophotonischer Anwendungen und Quanteninformationswissenschaft.

Abbildung 2 zeigt die REM - Aufnahme eines typischen Segments der hergestellten Nanofaserprobe. Es zeigt, dass periodische Nano Krater auf der Schattenseite der Nanofaser gebildet werden, mit einer Periodizität von 350 nm entspricht, und auf das Interferenzmuster. Der Einschub zeigt die vergrößerte Ansicht der Probe. Die Form der Nano Kratern ist fast kreisförmig und der Durchmesser eines typischen Nano Kraters beträgt etwa 210 nm. Figur 3a zeigt die Herstellungsergebnisse für das apodisierte PhC Höhle. Der typische Verlauf des Nano Kraters Array zusammen mit dem entsprechenden Nanofaserdurchmesser für verschiedene Herstellungswinkel (θ) und Pulsenergie gezeigt. Die Kreise bezeichnen den Nanokraterdurchmesser und die Quadrate sind die entsprechenden Nanofaser Durchmesser. Die Linien sind die Gaußsche den Profilen passt. Die Daten in schwarz und grün entsprechen Proben Fabri gezeigtCated mit θ = 0 °, mit Pulsenergie von 0,35 und 0,17 mJ sind. Die Daten in rot und blau entsprechen Proben mit θ = 0,5 ° unter Verwendung von Pulsenergie von 0,35 und 0,27 mJ, jeweils hergestellt gezeigt. Wie man sehen kann, sind die Nano Krater über eine Länge von 2-3 mm entlang der Nanofaser gebildet ist, wo der Durchmesser der Nanofasern gleichförmig ist. Eine Apodisierung in Nanokraterdurchmesser ist mit der Gaußschen Intensitätsverteilung des Femtosekunden-Laserstrahls beobachtet entspricht. Es ist deutlich zu erkennen, dass der Durchmesser der Nano Kratern für schwächere Pulsenergie reduziert wird. Außerdem ist die Breite der Apodisation Profil der Nano Kratern reduziert, indem der Winkel der Herstellung erhöht. Das Herstellungsergebnis für den Defekt induzierten PhC Hohlraum ist in 3b gezeigt. Ein Doppelpeak artiges Profil beobachtet. Eine allmähliche Änderung des Durchmessers an den Außenkanten der Peaks beobachtet, während die diamete<html> r änderte sich an der Innenkante der Spitzen. Ein Defektbereich von 0,5 mm ohne Nano-Krater zwischen zwei Peaks beobachtet. Die Länge des Defektbereichs entspricht gut der Dicke des Kupferdrahts mit dem Femtosekundenlaserstrahl eingefügt in. Figur 4 zeigt die Transmissionsspektren für einen apodisierten PhC Hohlraum Probe , deren Durchmesser Profil wird in blau in 3a gezeigt. Figuren 4a und 4b zeigen die typische Transmissionsspektren für die X- und Y-Polarisationen, respectively. Das Spektrum für die X-Pol zeigt eine Sperrbandbereich von 793,7 bis 798,8 nm, wo die Übertragung auf wenige Prozent abfällt. Der Sperrbereich für die Y-pol rotverschoben und breiter im Vergleich zu der X-Pol. Die scharfen Spitzen in der roten Seite des Sperrbereich beobachtet sind die Resonatormoden. Die Finesse und Spitzen Übertragung der typischen Hohlraummoden sind in Tabelle 1 aufgeführt. &quot;Fo: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; Die 5a und 5b die Transmissionsspektren des Defekts induzierten PhC Hohlraum für X- und Y-Polarisationen zeigen jeweils Wie man sehen kann, scharfe Resonatormoden auf erscheinen. auf beiden Seiten des Sperrbands. der Modenabstand im blau-Seite ist jedoch viel größer als die in der roten Seite der Spektren. die Finesse und Peaktransmissions der typischen Hohlraummoden sind in Tabelle 1 zusammengefasst. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/55136/55136fig1.jpg" /> Abbildung 1: Schematische Darstellung des Experiments. (a) Schematische Darstellung der Herstellung Setup. Zweistrahl-Interferenzmuster wird auf der Nanofaser eine Phasenmaske als Strahlteiler und zwei Klappspiegel (siehe Text für Details) erstellt. Eine zylindrische Linse wird verwendet, um den Femtosekundenlaser entlang der Nanofaser Linie konzentrieren. Eine Null-Ordnung block restliche Licht nullter Ordnung in dem Interferenzbereich zu vermeiden, verwendet. Eine Photodiode ist mit einem Ende der sich verjüngenden Faser verbunden, um die Streuung des Femtosekundenlasers in die Nanofaser geführten Moden zu beobachten. Eine CCD-Kamera wird verwendet, um die Nanofaserlage zu überwachen. (b) Schematische Darstellung für die Messung von optischen Eigenschaften. Die Transmissions- und Reflexionsspektren der hergestellten Nanofaserproben werden durch Variieren der Polarisation des Eingangslichts gleichzeitig gemessen. PhC, PZT, NPBS und SA bezeichnen photonischer Kristall, Piezo-Aktor, Strahlteiler und Spektrumanalysator nichtpolarisierenden sind. Diese Zahl wurde von 21 geändert. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55136/55136fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55136/55136fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/55136/55136fig2.jpg" /> FiAbbildung 2: REM - Aufnahme eines Vorgefertigte Probe. REM-Aufnahme einer typischen Probe hergestellt Single-Shot-Bestrahlung verwenden. Der Einschub zeigt die vergrößerte Ansicht. Die periodischen Nanokraterstrukturen auf der Schattenseite des Nanofaser beobachtet. Diese Zahl wurde von 21 geändert. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55136/55136fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55136/55136fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/55136/55136fig3.jpg" /> Abbildung 3: Durchmesserprofil des Nano-Krater Array auf der Nanofaser zusammen mit dem Kurz Schema des Herstellungsverfahrens. (a) Der Durchmesserprofil für die apodisiert PhC Höhle. Die Kreise bezeichnen den Nanokraterdurchmesser und die Quadrate sind die entsprechenden Nanofaser Durchmesser. Die Linien sind die Gaußsche den Profilen passt. Die Daten in bla gezeigtenck und grün entsprechen Proben mit θ = 0 ° hergestellt, unter Verwendung von Pulsenergie von 0,35 und 0,17 mJ sind. Die Daten in rot und blau entsprechen Proben mit θ = 0,5 °, hergestellt gezeigt, Impulsenergie von 0,35 und 0,27 mJ, respectively. (b) Der Durchmesserprofil für den Defekt induzierten hergestellt PhC Hohlraum eine Pulsenergie von 0,4 mJ verwenden. Die blauen Kreise und die schwarzen Quadrate zeigen die Nanokraterdurchmesser und die Nanofaser Durchmesser sind. Diese Zahl wird von 22 wiederverwendet werden. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55136/55136fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55136/55136fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/55136/55136fig4.jpg" /> Abbildung 4: Transmissionsspektren der apodisierter PhC Cavity. Transmissionsspektrum apodisiert PhC Hohlraum für (a) X-POL und (b) Y-pol. Die Teile der Spektren, die von blauen Kästchen markiert sind, vergrößert und in den Einschüben gezeigt. Diese Zahl wird von 22 wiederverwendet werden. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55136/55136fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55136/55136fig4large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/55136/55136fig5.jpg" /> Abbildung 5: Transmissionsspektren der Defect-induzierten PhC Cavity. Transmissionsspektrum des defektinduzierten PhC Hohlraum für (a) X-Pol und (b) Y-Pol. Die Teile der Spektren, geprägt von blauen Kästen sind vergrößert und in den Einschüben gezeigt. Diese Zahl wird von 22 wiederverwendet werden. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55136/55136fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55136/55136fig5large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <table border= &quot;1&quot; fo: keep-together.within-page = &quot;1&quot; fo: keep-mit-next.within-page = &quot;always&quot;&gt; <tbody><tr><td> Zahl </td><td> Modus </td><td> F </td><td> T [%] </td><td> FSR [cm -1] </td><td> L [mm] </td></tr><tr><td> 4 (a) </td><td> (1,2,3) </td><td> (71, 39, 16) </td><td> (33, 87, 93) </td><td> 7,94 </td><td> 0,54 </td></tr><tr><td> 4 (b) </td><td> (1,2,3) </td><td> (500, 27, 11) </td><td> (21, 30, 73) </td><td> 3,94 </td><td> 1,09 </td></tr><tr><td> 5 (a) </td><td> (1,2,3,4) </td><td> (198, 115, 50, 21) </td><td> (25, 39, 64, 83) </td><td> 3,34 </td><td> 1,28 </td></tr><tr><td></td><td> (A B C D) </td><td> (86, 63, 48, 20) </td><td> (26, 56, 73, 90) </td><td> 1,58 </td><td> 2,71 </td></tr><tr><td> 5 (b) </td><td> (1,2,3,4) </td><td> (178, 104, 43, 22) </td><td> (17, 39, 65, 93) </td><td&gt; 3.15 </td><td> 1,36 </td></tr><tr><td></td><td> (A B C D) </td><td> (48, 44, 24, 22) </td><td> (20, 38, 56, 87) </td><td> 1,25 </td><td> 3.43 </td></tr></tbody></table> Tabelle 1: Optische Eigenschaften des typischen Resonatormoden. In dieser Tabelle sind die optischen Eigenschaften von typischen Hohlraummoden in den 4a gekennzeichnet, 4b, 5a und 5b. F, T, FSR, und L bezeichnen Finesse, Spitzenübertragungs, Modenabstand und die geschätzte Hohlraumlänge sind. Diese Tabelle wird von 22 wiederverwendet werden. Supplemental Datei 1: Fotografie des onme - Setup. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55136/ONME_setup.pdf" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55136/ONME_setup.pdf" target="_blank">diese Datei herunterzuladen.</a> Supplemental Datei 2: Fotografien des Femtosekunden-Laser Fabrication-Setup. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55136/femto_setup.pdf" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55136/femto_setup.pdf" target="_blank">diese Datei herunterzuladen.</a>

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Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

Wir präsentieren ein Protokoll zur Herstellung von 1-D photonischer Kristall Hohlräume auf Sublambdabereich Durchmesser Quarzfasern (optische Nanofasern) unter Verwendung von Femtosekunden-Laser-induzierte Ablation.

Die Herstellung von 1-D Photonic Kristallhöhle auf einer Nanofaser Mit Femtosekunden-Laser-induzierte Ablation

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

fabrication-1-d-photonic-crystal-cavity-on-nanofiber-using

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

9.7K Aufrufe.  University of Electro-Communications.  Wir präsentieren ein Protokoll zur Herstellung von 1-D photonischer Kristall Hohlräume auf Sublambdabereich Durchmesser Quarzfasern (optische Nanofasern) unter Verwendung von Femtosekunden-Laser-induzierte Ablation. 

Serie: Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

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).

Herstellung und Charakterisierung von Photonic Crystal Langsam Lichtwellenleitern und Hohlräume

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 ...

Forschung

Ingenieurwesen

Measurement of Coherence Decay in GaMnAs Using Femtosecond Four-wave Mixing

The application of femtosecond four-wave mixing to the study of fundamental properties of diluted magnetic semiconductors ((s,p)-d hybridization, spin-flip scattering) is described, using experiments on GaMnAs as a prototype III-Mn-V system.&#160; Spectrally-resolved and time-resolved experimental configurations are described, including the use of zero-background autocorrelation techniques for pulse optimization.&#160; The etching process used to prepare GaMnAs samples for four-wave mixing experiments is also highlighted.&#160; The high temporal resolution of this technique, afforded by the use of short (20 fsec) optical pulses, permits the rapid spin-flip scattering process in this system to be studied directly in the time domain, providing new insight into the strong exchange coupling responsible for carrier-mediated ferromagnetism.&#160; We also show that spectral resolution of the four-wave mixing signal allows one to extract clear signatures of (s,p)-d hybridization in this system, unlike linear spectroscopy techniques.&#160;&#160; This increased sensitivity is due to the nonlinearity of the technique, which suppresses defect-related contributions to the optical response. This method may be used to measure the time scale for coherence decay (tied to the fastest scattering processes) in a wide variety of semiconductor systems of interest for next generation electronics and optoelectronics.

The technique of femtosecond four-wave mixing is described, including spectrally-resolved and time-resolved configurations. We illustrate the utility of this technique for the investigation of crucial physical properties in the III-V diluted magnetic semiconductors, afforded by its nonlinearity and high temporal resolution.

The application of femtosecond four-wave mixing to the study of fundamental properties of diluted magnetic semiconductors ((s,p)-d hybridization, ...

Using Microwave and Macroscopic Samples of Dielectric Solids to Study the Photonic Properties of Disordered Photonic Bandgap Materials

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). In this article we will describe the methods for constructing and characterizing macroscopic disordered photonic structures using microwaves. The microwave regime offers the most convenient experimental sample size to build and test PBG media. Easily manipulated dielectric lattice components extend flexibility in building various 2D structures on top of pre-printed plastic templates. Once built, the structures could be quickly modified with point and line defects to make freeform waveguides and filters. Testing is done using a widely available Vector Network Analyzer and pairs of microwave horn antennas. Due to the scale invariance property of electromagnetic fields, the results we obtained in the microwave region can be directly applied to infrared and optical regions. Our approach is simple but delivers exciting new insight into the nature of light and disordered matter interaction.

Our representative results include the first experimental demonstration of the existence of a complete and isotropic PBG in a two-dimensional (2D) hyperuniform disordered dielectric structure. Additionally we demonstrate experimentally the ability of this novel photonic structure to guide electromagnetic waves (EM) through freeform waveguides of arbitrary shape.

Disordered structures offer new mechanisms for forming photonic bandgaps and unprecedented freedom in functional-defect designs. To circumvent the computational challenges of disordered systems, we construct modular macroscopic samples of the new class of PBG materials and use microwaves to characterize their scale-invariant photonic properties, in an easy and inexpensive manner.

Mit Mikrowelle und makroskopischen Proben der Dielektrische Festkörper, um die photonischen Eigenschaften ungeordneter photonische Bandlückenmaterialien Studieren

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). ...

Laser-induced Forward Transfer for Flip-chip Packaging of Single Dies

Flip-chip (FC) packaging is a key technology for realizing high performance, ultra-miniaturized and high-density circuits in the micro-electronics industry. In this technique the chip and/or the substrate is bumped and the two are bonded via these conductive bumps. Many bumping techniques have been developed and intensively investigated since the introduction of the FC technology in 19601 such as stencil printing, stud bumping, evaporation and electroless/electroplating2. Despite the progress that these methods have made they all suffer from one or more than one drawbacks that need to be addressed such as cost, complex processing steps, high processing temperatures, manufacturing time and most importantly the lack of flexibility. In this paper, we demonstrate a simple and cost-effective laser-based bump forming technique known as Laser-induced Forward Transfer (LIFT)3. Using the LIFT technique a wide range of bump materials can be printed in a single-step with great flexibility, high speed and accuracy at RT. In addition, LIFT enables the bumping and bonding down to chip-scale, which is critical for fabricating ultra-miniature circuitry.

We demonstrate the use of the Laser-induced Forward Transfer (LIFT) technique for flip-chip assembly of optoelectronic components. This approach provides a simple, cost-effective, low-temperature, fast and flexible solution for fine-pitch bumping and bonding on chip-scale for achieving high-density circuits for optoelectronic applications.

Laser-induzierte Vorwärtstransfer für Flip-Chip-Packaging der Einzelstümpfe

Flip-chip (FC) packaging is a key technology for realizing high performance, ultra-miniaturized and high-density circuits in the micro-electronics ...

Laser-induced Forward Transfer of Ag Nanopaste

Over the past decade, there has been much development of non-lithographic methods1-3 for printing metallic inks or other functional materials. Many of these processes such as inkjet3 and laser-induced forward transfer (LIFT)4 have become increasingly popular as interest in printable electronics and maskless patterning has grown. These additive manufacturing processes are inexpensive, environmentally friendly, and well suited for rapid prototyping, when compared to more traditional semiconductor processing techniques. While most direct-write processes are confined to two-dimensional structures and cannot handle materials with high viscosity (particularly inkjet), LIFT can transcend both constraints if performed properly. Congruent transfer of three dimensional pixels (called voxels), also referred to as laser decal transfer (LDT)5-9, has recently been demonstrated with the LIFT technique using highly viscous Ag nanopastes to fabricate freestanding interconnects, complex voxel shapes, and high-aspect-ratio structures. In this paper, we demonstrate a simple yet versatile process for fabricating a variety of micro- and macroscale Ag structures. Structures include simple shapes for patterning electrical contacts, bridging and cantilever structures, high-aspect-ratio structures, and single-shot, large area transfers using a commercial digital micromirror device (DMD) chip.

We demonstrate the use of the Laser-induced forward transfer technique (LIFT) for the printing of high-viscosity Ag paste. This technique offers a simple, low temperature, robust process for non-lithographically printing microscale 2D and 3D structures.

Laser-induzierte Vorwärts Übertragung von Ag von Nano

Over the past decade, there has been much development of non-lithographic methods1-3 for printing metallic inks or other functional materials. Many of ...

Resonance Fluorescence of an InGaAs Quantum Dot in a Planar Cavity Using Orthogonal Excitation and Detection

The ability to perform simultaneous resonant excitation and fluorescence detection is important for quantum optical measurements of quantum dots (QDs). Resonant excitation without fluorescence detection &#8211; for example, a differential transmission measurement &#8211; can determine some properties of the emitting system, but does not allow applications or measurements based on the emitted photons. For example, the measurement of photon correlations, observation of the Mollow triplet, and realization of single photon sources all require collection of the fluorescence. Incoherent excitation with fluorescence detection &#8211; for example, above band-gap excitation &#8211; can be used to create single photon sources, but the disturbance of the environment due to the excitation reduces the indistinguishability of the photons. Single photon sources based on QDs will have to be resonantly excited to have high photon indistinguishability, and simultaneous collection of the photons will be necessary to make use of them. We demonstrate a method to resonantly excite a single QD embedded in a planar cavity by coupling the excitation beam into this cavity from the cleaved face of the sample while collecting the fluorescence along the sample&#39;s surface normal direction. By carefully matching the excitation beam to the waveguide mode of the cavity, the excitation light can couple into the cavity and interact with the QD. The scattered photons can couple to the Fabry-Perot mode of the cavity and escape in the surface normal direction. This method allows complete freedom in the detection polarization, but the excitation polarization is restricted by the propagation direction of the excitation beam. The fluorescence from the wetting layer provides a guide to align the collection path with respect to the excitation beam. The orthogonality of the excitation and detection modes enables resonant excitation of a single QD with negligible laser scattering background.

Resonant excitation of a single self-assembled quantum dot can be achieved using an excitation mode orthogonal to the fluorescence collection mode. We demonstrate a method using the waveguide and Fabry-Perot modes of a planar microcavity surrounding the quantum dots. The method allows complete freedom in the detection polarization.

Resonanz-Fluoreszenz ein InGaAs Quantum Dot in einem planaren Hohlraum mit orthogonalen Erregung und Erkennung

The ability to perform simultaneous resonant excitation and fluorescence detection is important for quantum optical measurements of quantum dots (QDs). ...

Preparation of Large-area Vertical 2D Crystal Hetero-structures Through the Sulfurization of Transition Metal Films for Device Fabrication

We have demonstrated that through the sulfurization of transition metal films such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), large-area and uniform transition metal dichalcogenides (TMDs) MoS2 and WS2 can be prepared on sapphire substrates. By controlling the metal film thicknesses, good layer number controllability, down to a single layer of TMDs, can be obtained using this growth technique. Based on the results obtained from the Mo film sulfurized under the sulfur deficient condition, there are two mechanisms of (a) planar MoS2 growth and (b) Mo oxide segregation observed during the sulfurization procedure. When the background sulfur is sufficient, planar TMD growth is the dominant growth mechanism, which will result in a uniform MoS2 film after the sulfurization procedure. If the background sulfur is deficient, Mo oxide segregation will be the dominant growth mechanism at the initial stage of the sulfurization procedure. In this case, the sample with Mo oxide clusters covered with few-layer MoS2 will be obtained. After sequential Mo deposition/sulfurization and W deposition/sulfurization procedures, vertical WS2/MoS2 hetero-structures are established using this growth technique. Raman peaks corresponding to WS2 and MoS2, respectively, and the identical layer number of the hetero-structure with the summation of individual 2D materials have confirmed the successful establishment of the vertical 2D crystal hetero-structure. After transferring the WS2/MoS2 film onto a SiO2/Si substrate with pre-patterned source/drain electrodes, a bottom-gate transistor is fabricated. Compared with the transistor with only MoS2 channels, the higher drain currents of the device with the WS2/MoS2 hetero-structure have exhibited that with the introduction of 2D crystal hetero-structures, superior device performance can be obtained. The results have revealed the potential of this growth technique for the practical application of 2D crystals.

Through the sulfurization of pre-deposited transition metals, large-area and vertical 2D crystal hetero-structures can be fabricated. The film transferring and device fabrication procedures are also demonstrated in this report.

Herstellung von großflächigen vertikale 2D Crystal Hetero-Strukturen durch Sulfurization Übergangsmetall Filme für Gerät Herstellung

We have demonstrated that through the sulfurization of transition metal films such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), large-area and uniform transition ...

A Fabrication and Measurement Method for a Flexible Ferroelectric Element Based on Van Der Waals Heteroepitaxy

Flexible non-volatile memories have received much attention as they are applicable for portable smart electronic device in the future, relying on high-density data storage and low-power consumption capabilities. However, the high-quality oxide based nonvolatile memory on flexible substrates is often constrained by the material characteristics and the inevitable high-temperature fabrication process. In this paper, a protocol is proposed to directly grow an epitaxial yet flexible lead zirconium titanate memory element on muscovite mica. The versatile deposition technique and measurement method enable the fabrication of flexible yet single-crystalline non-volatile memory elements necessary for the next generation of smart devices.

In this paper, we present a protocol to directly grow an epitaxial yet flexible lead zirconium titanate memory element on muscovite mica.

Eine Fertigung und Messverfahren für ein flexibles Ferroelektrischen Element basierend auf Van Der Waals Heteroepitaxy

Flexible non-volatile memories have received much attention as they are applicable for portable smart electronic device in the future, relying on ...

Fabrication of Flexible Image Sensor Based on Lateral NIPIN Phototransistors

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, but several challenging points remain, such as a low absorption efficiency due to a thin active layer and low flexibility. We present an advanced method to fabricate a flexible phototransistor array with an improved electrical performance. The outstanding electrical performance is driven by a low dark current owing to deep impurity doping. Stretchable and flexible metal interconnectors simultaneously offer electrical and mechanical stabilities in a highly deformed state. The protocol explicitly describes the fabrication process of the phototransistor using a thin silicon membrane. By measuring I-V characteristics of the completed device in deformed states, we demonstrate that this approach improves the mechanical and electrical stabilities of the phototransistor array. We expect that this approach to a flexible phototransistor can be widely used for the applications of not only next-generation imaging systems/optoelectronics but also wearable devices such as tactile/pressure/temperature sensors and health monitors.

We present a detailed method to fabricate a deformable lateral NIPIN phototransistor array for curved image sensors. The phototransistor array with an open mesh form, which is composed of thin silicon islands and stretchable metal interconnectors, provides flexibility and stretchability. The parameter analyzer characterizes the electrical property of the fabricated phototransistor.

Herstellung von flexiblen Bildsensor basierend auf seitliche NIPIN Fototransistoren

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, ...

Fabrication of Magnetic Nanostructures on Silicon Nitride Membranes for Magnetic Vortex Studies Using Transmission Microscopy Techniques

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared on transparent membranes which are very fragile and difficult to manipulate. We present processes for the fabrication of samples with magnetic micro- and nanostructures with spin configurations forming magnetic vortices suitable for Lorentz transmission electron microscopy and magnetic transmission x-ray microscopy studies. The samples are prepared on silicon nitride membranes and the fabrication consists of a spin coating, UV and electron-beam lithography, the chemical development of the resist, and the evaporation of the magnetic material followed by a lift-off process forming the final magnetic structures. The samples for the Lorentz transmission electron microscopy consist of magnetic nanodiscs prepared in a single lithography step. The samples for the magnetic x-ray transmission microscopy are used for time-resolved magnetization dynamic experiments, and magnetic nanodiscs are placed on a waveguide which is used for the generation of repeatable magnetic field pulses by passing an electric current through the waveguide. The waveguide is created in an extra lithography step.

A protocol for the fabrication of magnetic micro- and nanostructures with spin configurations forming magnetic vortices suitable for transmission electron microscopy (TEM) and magnetic transmission x-ray microscopy (MTXM) studies is presented.

Herstellung von magnetische Nanostrukturen auf Silizium-Nitrid Membranen für magnetische Wirbel Studien mit Übertragungstechniken Mikroskopie

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared ...