Les auteurs remercient le soutien financier de Air Force Research Laboratory contrat FA8650-14-C-6571 et de DAQRI LLC.

<ol>
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Les auteurs ont rien à révéler.

La conception de chaque dispositif comporte deux étapes critiques, l&#39;échange et le développement du LOR proton. Des deux, le temps d&#39;échange de protons détermine la profondeur du guide d&#39;onde, ce qui détermine le nombre de transitions guidé vers des fuites de mode, la largeur de bande de fréquence réglable, et chaque paramètre de conception clé pour chaque couleur de la lumière. Deux modes guidés en rouge est souhaitée. Si plus existe alors la bande passante est sacrifiée. Si moins existent alors pas guidé à la transition du mode de fuite est garanti. Suivez la note à l&#39;étape 2.2.1 pour corriger le temps d&#39;échange de protons pour obtenir le résultat souhaité. le développement de DOA appropriée est requise pour le décollage et la fonction ainsi appropriée des transducteurs interdigités. Il est une étape mieux maîtrisé par l&#39;expérience. Une solution non diluée de développeur va souffler sur les doigts des transducteurs en 7 sec tandis qu&#39;une solution à 50% fera de même dans environ 35 sec. L&#39;heure exacte varie d&#39;un appareil à ce qui crée le besoinmettre au point le dispositif de 25 secondes dans une solution à 50%, suivie par des expositions répétées rapides pour des solutions plus diluées. Si l&#39;éruption se produit le temps de développement de la diminution ou de la concentration de la solution pour obtenir les résultats souhaités. Dans le processus de caractérisation prisme de couplage et l&#39;alignement sont les étapes critiques. Si l&#39;appareil est mal prisme couplé ou mal aligné pas de lumière va entrer dans le guide d&#39;onde qui rend impossible de mesurer les résultats. L&#39;alignement est mieux réalisée avec de petits ajustements. Les variations de la lumière diffusée peut indiquer l&#39;approche d&#39;une ligne de mode ou de montrer la proximité du transducteur interdigité. L&#39;expérience est le meilleur professeur. Ce protocole est conçu pour la fabrication d&#39;un seul dispositif. En tant que telle évolutivité est limitée et les petites variations seront présents d&#39;un appareil à. Toutefois, les auteurs poursuivent activement le développement d&#39;un processus de fabrication de plaquettes conduit qui permettra de surmonter ce défi. un autre limitation de ce protocole de caractérisation est le recours à un processus de test actif. Les transducteurs interdigités doivent avoir une grande largeur de bande pour tenir compte des changements dans la profondeur du guide d&#39;ondes et le mode de transitions. Une fois que les fréquences de transition sont déterminées d&#39;un transducteur de bande passante plus étroite peut être conçu. Un bon modèle pour le processus permettrait d&#39;éliminer la nécessité de cette étape. Enfin, le protocole d&#39;essai est pas complètement automatique, nécessitant des ajustements humains entre les changements de longueur d&#39;onde et les périphériques. Une fois qu&#39;un dispositif montre à la fois un bon recouvrement et de la fréquence angulaire, il est capable d&#39;être utilisé dans des applications telles que l&#39;affichage de la 3D 1. Ces dispositifs nécessitent seulement 2 étapes de mise en forme pour fabriquer ce qui est une grande amélioration par rapport aux technologies d&#39;affichage commun d&#39;aujourd&#39;hui, tels que les vannes pixelated de lumière, des dispositifs MEMS et ondes en vrac modulateurs acousto-optique. Il est l&#39;espoir des auteurs que l&#39;accès à cette fabrication, de mesure et chprotocole aracterization encouragera une participation plus large à la recherche d&#39;affichage electroholographic.

La plupart des technologies d&#39;affichage holographique, tels que des valves de lumière pixelated ainsi que des dispositifs MEMS et ondes en vrac modulateurs acousto-optiques, sont trop complexes pour permettre une large participation à leur développement. Modulateurs Pixélisé, en particulier ceux avec des couches filtrantes et des avions dos actifs peuvent nécessiter des dizaines d&#39;étapes de mise en forme pour construire 5 et peuvent être limités par fan-out 6. Plus le nombre de motifs étapes plus la complexité de l&#39; appareil et le resserrement du protocole de fabrication doit être d&#39;obtenir un rendement de l&#39; appareil raisonnable 7. Bulk-ondes modulateurs acousto-optique ne se prêtent pas à wafer processus basés 8,9. Anisotropes modulateurs de mode qui fuit, cependant, ne nécessitent que deux étapes patterning pour fabriquer et utiliser des techniques de microfabrication relativement standard 10,11. L&#39;accessibilité de ces processus permettent à toute institution avec de modestes installations de fabrication à participer à l&#39;élaboration de hvidéo olographe technologie d&#39;affichage 12. La simplicité de fabrication du dispositif peut être séduisante, cependant, que le bon fonctionnement des dispositifs dépend fortement des guides d&#39;ondes qui doivent être soigneusement mesurés et ajustés pour obtenir les caractéristiques de l&#39;appareil souhaité. Par exemple, si le guide d&#39; onde est trop profonde, la bande passante opérationnelle du dispositif sera réduit 13. Si le guide d&#39;onde est trop faible, l&#39;appareil peut ne pas fonctionner pour un éclairage rouge. Si le guide d&#39; ondes est recuite trop longtemps, la forme du profil de profondeur du guide sera déformée, et les transitions rouges, vertes et bleues ne peut pas siéger à côté dans le domaine de fréquence 14. Dans ce travail, les auteurs présentent les outils et techniques pour effectuer cette caractérisation. Le modulateur de mode à fuite de protons est constitué d&#39;un guide d&#39; ondes échangé indiffused sur la surface d&#39;un dispositif piézoélectrique, coupe X substrat de niobate de lithium 15,16. D&#39;un boutdu guide d&#39; ondes est un transducteur interdigité en aluminium, voir la figure 1. La lumière est introduite dans le guide d&#39; ondes en utilisant un agent de couplage du prisme 17. Le transducteur lance alors ondes acoustiques de surface qui interagissent contralinearly avec la lumière dans le guide d&#39;ondes le long de l&#39;axe y. Cette interaction couple guidée de lumière en un mode à fuite qui fuit hors du guide d&#39; ondes dans la masse du substrat et sort du bord enfin font face 18,19. Cette interaction tourne également la polarisation de la lumière guidée TE polarisée TM lumière polarisée mode qui fuit. Le motif d&#39;onde acoustique de surface est de l&#39;hologramme, et il est capable de numériser et de mise en forme de la lumière de sortie pour former une image holographique. Le guide d&#39;onde est créée par échange de protons. Tout d&#39;abord, l&#39;aluminium est déposé sur le substrat. Ensuite, l&#39;aluminium est modelée de photo-lithographie et de gravure pour exposer des régions du substrat pour devenir des canaux de guide d&#39;ondes. L&#39;aluminium restant agit comme un disquemasque. Le substrat est immergé dans un bain d&#39;acide benzoïque qui modifie l&#39;indice de surface dans les régions exposées. Le dispositif est retiré, nettoyé et recuite dans un four à moufle. La profondeur finale du guide d&#39;onde détermine le nombre de transitions de mode qui fuient. La profondeur de guide d&#39;ondes détermine également la fréquence de chacune des transitions guidées à mode pour chaque couleur 4. Les transducteurs d&#39;aluminium sont formés par le décollage. Après que les guides d&#39;ondes sont formés, un faisceau d&#39;électrons est filé résist sur le substrat. Un transducteur interdigital est modelée avec un faisceau d&#39;électrons pour former un transducteur à compression d&#39;impulsions conçu pour répondre à la bande chargée de contrôler la couleur dans des dispositifs de guides d&#39;onde 200 MHz. La période des doigts est déterminé par Λƒ = v où Λ est la période de doigt, v est la vitesse du son dans le substrat et, ƒ est la fréquence radio (RF). Le transducteur aura une impédance qui doit être adaptée à 75 ohms pour un fonctionnement efficace 20. &lt;p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Le guide à l&#39;interaction du mode de fuite se produit à des fréquences différentes pour différentes longueurs d&#39;onde de la lumière d&#39;éclairage et par conséquent la lumière rouge, vert et bleu peut être contrôlé dans le domaine fréquentiel. La forme d&#39;onde acoustique de surface est générée par un signal RF transmis au transducteur interdigité. Le RF du signal d&#39;entrée se traduit à des fréquences spatiales sur la forme d&#39;onde acoustique de surface. Le guide d&#39;onde peut être fabriqué de telle sorte que les signaux basse fréquence contrôlent le balayage angulaire et de l&#39;amplitude de la lumière rouge, tandis que les fréquences moyennes contrôlent la lumière verte et hautes fréquences contrôlent la lumière bleue. Les auteurs ont identifié un ensemble de paramètres de guide d&#39;ondes qui permettent tous trois de ces interactions pour être séparées et adjacentes dans le domaine des fréquences de telle sorte que les trois couleurs peuvent être commandés par un seul signal à 200 MHz qui est la bande passante maximale des unités de traitement de produits graphiques ( GPU). En faisant correspondre la largeur de bande d&#39;un canal de GPUà celui d&#39;un modulateur de mode qui fuit, le système devient complètement parallèle et hautement évolutive. En ajoutant la bande passante adaptée paires de GPU et de canaux de modulation de mode qui fuient, on peut construire affiche holographiques de taille arbitraire. Après que le dispositif est créé, il est soigneusement caractérisé pour vérifier que les fréquences pour la transition de mode guidé à leaky sont appropriés pour le contrôle de la fréquence de la couleur. Tout d&#39;abord, l&#39;emplacement des modes guidés sont déterminés par un prisme de couplage du commerce pour confirmer que le guide d&#39;onde a la profondeur appropriée et le bon nombre de modes guidés. Ensuite, après que les dispositifs sont montés et emballés, ils sont placés dans un prisme de couplage personnalisé qui mappe des fréquences d&#39;entrée de la lumière de sortie numérisé. Les données ainsi obtenues donne la réponse d&#39;entrée de fréquence et la réponse de sortie angulaire de la lumière rouge, verte et bleue pour le dispositif à tester. Si l&#39;appareil a été fabriqué correctement, la réponse d&#39;entrée du dispositif sera séparé enla fréquence et la réponse de sortie seront chevauchement dans l&#39;angle. Lorsque cela est confirmé, le dispositif est prêt à être utilisé dans un affichage vidéo holographique. Les premières mesures ont lieu avant que l&#39;appareil a été emballé. La profondeur de guide d&#39;onde est déterminée par un prisme de couplage commercial. Ceci peut être accompli avec une seule longueur d&#39;onde d&#39;éclairage (typiquement 632 nm rouge) mais les auteurs ont modifié leur prisme coupleur commercial pour lui permettre de recueillir des informations de mode pour la lumière rouge, vert et bleu. Après l&#39;emballage, le dispositif est soumis à une deuxième mesure dans un prisme de couplage sur mesure qui enregistre la lumière de sortie déviée en fonction d&#39;entrée RF. Une description détaillée de ces mesures ci-après. les étapes de fabrication sont également indiquées.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="921">
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:243px;">X-Cut Lithium Niobate</td>
			<td style="width:143px;">Gooch and Housego</td>
			<td style="width:147px;">99-00630-01</td>
			<td style="width:391px;">Lithium Niobate 3&#8243; Diameter X-CUT Wafer 1mm Polish/Polish</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:243px;">Positive Photo Resist 1</td>
			<td style="width:143px;">EMD Performance Materials</td>
			<td style="width:147px;">AZ 3330 F Photoresist</td>
			<td style="width:391px;">Used in the creation of the proton exchange mask.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:243px;">Photoresist Developer</td>
			<td style="width:143px;">EMD Performance Materials</td>
			<td style="width:147px;">AZ MIF 300</td>
			<td style="width:391px;">Develops AZ3330 and LOR 3A</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:243px;">Aluminium</td>
			<td style="width:143px;">International Advanced Materials</td>
			<td style="width:147px;">AL13</td>
			<td style="width:391px;">99.999% Pure</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:243px;">Aluminium Etch</td>
			<td style="width:143px;">Transene</td>
			<td style="width:147px;">Type A Aluminum Etchant</td>
			<td style="width:391px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:243px;">Benzoic Acid</td>
			<td style="width:143px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:147px;">109479-500G</td>
			<td style="width:391px;">99% Pure</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:243px;">Acetone</td>
			<td style="width:143px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:147px;">UN1009</td>
			<td style="width:391px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:243px;">IPA</td>
			<td style="width:143px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:147px;">UN1219</td>
			<td style="width:391px;">99.5% pure Isopropyl Alcohol</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:243px;">Acidic Piranha etch</td>
			<td style="width:143px;">Cyantek Corperation</td>
			<td style="width:147px;">Nanostrip</td>
			<td style="width:391px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:243px;">Under Layer Resist</td>
			<td style="width:143px;">Micro Chem</td>
			<td style="width:147px;">LOR 3A</td>
			<td style="width:391px;">Bottom layer used for liftoff.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:243px;">Positive Photo Resist</td>
			<td style="width:143px;">Micro Chem</td>
			<td style="width:147px;">950 PMMA A9</td>
			<td style="width:391px;">Top layer used for liftoff</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:243px;">Anisole</td>
			<td style="width:143px;">Micro Chem</td>
			<td style="width:147px;">A Thinner</td>
			<td style="width:391px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:243px;">Conductive polymer aqueous solution</td>
			<td style="width:143px;">Mitsubishi Rayon Company</td>
			<td style="width:147px;">AquaSAVE</td>
			<td style="width:391px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:243px;">MIBK (4-Methyl-2-pentanone)</td>
			<td style="width:143px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:147px;">360511</td>
			<td style="width:391px;">Develops PMMA</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:243px;">NMP (1-methyl-2-pyrrolidone)</td>
			<td style="width:143px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:147px;">328634</td>
			<td style="width:391px;">Used for liftoff</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Name of the Equipment</td>
			<td style="width:143px;">Company</td>
			<td style="width:147px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:391px;">Comments/ Description</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:243px;">E-beam Evaporator&#160;</td>
			<td style="width:143px;">Denton Vacuum&#160;</td>
			<td style="width:147px;">Integrity 20</td>
			<td style="width:391px;">Any equivalent equipment would suffice.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:243px;">Thin Film Spinner</td>
			<td style="width:143px;">Laurell Technologies Corporation</td>
			<td style="width:147px;">WS-400A-6NPP-LITE</td>
			<td style="width:391px;">Any equivalent equipment would suffice.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:243px;">Mask Aligner&#160;</td>
			<td style="width:143px;">Karl Suss America Inc.</td>
			<td style="width:147px;">MA 150 CC</td>
			<td style="width:391px;">Any equivalent equipment would suffice.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:243px;">Automatic Dicing Saw&#160;</td>
			<td style="width:143px;">Disco Corperation</td>
			<td style="width:147px;">Disco Dad 320</td>
			<td style="width:391px;">Any equivalent equipment would suffice.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:243px;">Muffle Furnace</td>
			<td style="width:143px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:147px;">FB1415M</td>
			<td style="width:391px;">Any equivalent equipment would suffice.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:243px;">Electron Microscope</td>
			<td style="width:143px;">FEI</td>
			<td style="width:147px;">XL30 ESEM</td>
			<td style="width:391px;">Any equivalent equipment would suffice.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:243px;">Dehydration Oven</td>
			<td style="width:143px;">Lab-Line Instruments&#160;</td>
			<td style="width:147px;">Ultra-Clean 100&#160; (3497M-3)</td>
			<td style="width:391px;">Any equivalent equipment would suffice.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:243px;">Hot Plate</td>
			<td style="width:143px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:147px;">SP131325</td>
			<td style="width:391px;">Any equivalent equipment would suffice.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:243px;">Polisher</td>
			<td style="width:143px;">Ultra Tec Mfg., Inc.</td>
			<td style="width:147px;">Ultrapol End &#38; Edge Polisher</td>
			<td style="width:391px;">Any equivalent equipment would suffice.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:243px;">Class IIIb 12V RBG Lasers: Wavelengths(nm): 638, 532, and 445</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:147px;"></td>
			<td style="width:391px;">Bought second-hand. Probably pulled from a laser projector. Any equivalent equipment would suffice.</td>
		</tr>
		<tr height="60">
			<td height="60" style="height:60px;width:243px;">Signal Generator</td>
			<td style="width:143px;">Agilent</td>
			<td style="width:147px;">8648D</td>
			<td style="width:391px;">Now found at Keysight. Obsolete. Any equivalent equipment would suffice. Needed Frequency sweep 9 KHz-1000 MHz.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:243px;">Signal Amplifier</td>
			<td style="width:143px;">Mini-Circuits</td>
			<td style="width:147px;">TB-17</td>
			<td style="width:391px;">Necessary only to overcome the limitations of the signal generator.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:243px;">Power Meter Controller</td>
			<td style="width:143px;">ThorLabs</td>
			<td style="width:147px;">PM100D</td>
			<td style="width:391px;">With power meter model S130C. Any equivalent equipment would suffice. Needed sensitivity 500pW</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:243px;">Linear Actuator Controller</td>
			<td style="width:143px;">Newport</td>
			<td style="width:147px;">ESP7000</td>
			<td style="width:391px;">With linear actuator model MFN25PP. Any equivalent equipment would suffice. Needs 0.1mm accuracy.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:243px;">AutomatedDeviceCharacterization.vi&#160;</td>
			<td style="width:143px;">LabView</td>
			<td style="width:147px;">Experimental Control Software by BYU</td>
			<td style="width:391px;">Found in the appendix</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:243px;">CompareWDMmodes.m</td>
			<td style="width:143px;">MATLab</td>
			<td style="width:147px;">Analytical Software by BYU</td>
			<td style="width:391px;">Found in the appendix</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

characterization of anisotropic leaky mode modulators for holovideo

Holovideo displays are based on light-bending spatial light modulators. One such spatial light modulator is the anisotropic leaky mode modulator. This modulator is particularly well suited for holographic video experimentation as it is relatively simple and inexpensive to fabricate1-3. Some additional advantages of leaky mode devices include: large aggregate bandwidth, polarization separation of signal light from noise, large angular deflection and frequency control of color1. In order to realize these advantages, it is necessary to be able to adequately characterize these devices as their operation is strongly dependent on waveguide and transducer parameters4. To characterize the modulators, the authors use a commercial prism coupler as well as a custom characterization apparatus to identify guided modes, calculate waveguide thickness and finally to map the device's frequency input and angular output of leaky mode modulators. This work gives a detailed description of the measurement and characterization of leaky mode modulators suitable for full-color holographic video.

Les principaux résultats de ce protocole sont supérieurs à la mesure du mode guidé du coupleur à prisme commercial représenté sur la figure 2, la fréquence unique, les données d&#39; entrée brutes / sortie recueillies à partir du coupleur de prisme mesure représentés sur la figure 8 et les courbes multicolores représentés sur la figure 9. Dans les paragraphes qui suivent, nous discutons des informations à une action produite par chacune de ces sorties. Les informations de mode guidé glanée à partir du prisme coupleur commercial est utilisé, en premier lieu, afin d&#39;établir la profondeur de guide d&#39;ondes, mais le nombre de modes et leur espacement contient d&#39;autres informations utiles concernant le fonctionnement en mode non étanche. Pour le dispositif de mode à fuite à travailler comme prévu, il doit avoir une transition de mode guidé à leaky pour chaque couleur, et l&#39;expérimentation a montré que cela est vrai quand il existe au moins deux modes guidés pour chaque illumination longueur d&#39;onde. Ceci est particulièrement pertinent pour le rouge car il a les modes moins de guidées des trois couleurs d&#39;affichage. L&#39;étape d&#39;échange de protons 2 devrait être augmentée ou diminuée pour vous assurer qu&#39;il existe deux modes rouges. En général, ayant deux modes en rouge indique qu&#39;il ya aussi au moins deux modes en vert et bleu. Appareils optimisés pour multiplexage en fréquence de la couleur ont montré deux modes en rouge, trois modes en vert et quatre modes en bleu. Moins de modes peuvent apparaître pour le vert et le bleu si le temps de recuit est trop long. Si moins que le nombre optimal de modes apparaissent pour la lumière verte et bleue, le temps de recuit à l&#39;étape 3 peut être étendue. recuits long, cependant, permettra également de réduire l&#39;indice effectif des modes guidés. La sortie brute du coupleur de prisme personnalisé comme le montre la figure 8 donne un bon sens qualitatif pour un certain nombre de paramètres de périphériques importants tels que la bande passante RF, balayage angulaire,linéarité de balayage, la taille du spot, la période des vagues debout et l&#39;efficacité de diffraction approximative. La projection des données sur l&#39;axe des ordonnées donne la réponse en fréquence du dispositif à partir de laquelle on peut lire la fréquence centrale et la largeur de bande approximative de fonctionnement. La projection des données sur l&#39;axe des abscisses donne la durée de la sortie de lumière diffractée. Cette information de position est presque proportionnelle au balayage angulaire de la sortie de l&#39;appareil de sorte que la projection sur cet axe est un bon indicateur du balayage angulaire du dispositif. La pente des données sur le plan XY du graphique nous donne un sens de la linéarité de l&#39;analyse ainsi que la vitesse de balayage avec une fréquence d&#39;entrée. Si l&#39;axe des X est échantillonné avec une résolution suffisamment élevée, puis une coupe transversale le long de l&#39;axe X donnera le profil du faisceau. Si l&#39;axe Y est échantillonné avec une résolution suffisamment élevée, puis la surface des motifs d&#39;ondes stationnaires acoustiques peuvent devenir apparent- si elles sont au premier plan, il peut être bénéfique d&#39;ajouter un absorbeur acoustique à laDispositif pour produire une surface lisse, même scanner. efficacité de diffraction absolu ne se mesure pas, mais lorsque l&#39;on compare un appareil à l&#39;autre, le rapport signal sur bruit est un bon indicateur de l&#39;efficacité relative de diffraction. Ces données brutes fournit une quantité importante d&#39;informations, mais il est pertinent à une seule longueur d&#39;onde d&#39;éclairage. Pour déterminer si le dispositif est capable de contrôle de la fréquence de la couleur, les données brutes sont traitées pendant plusieurs expériences avec les trois longueurs d&#39; onde pour former des graphiques comme celui de la figure 9. Les X et Y projections d&#39;axe sont d&#39; abord recueillies pour les modes guidés du TE1 pour tous trois couleurs. Ensuite, ces projections sont superposées sur l&#39;angle et la fréquence des axes respectivement pour former une fréquence multicolore et réponse angulaire comme celle montrée. Si la réponse pour chaque couleur est adjacente à la fréquence et le chevauchement de l&#39;angle, le dispositif est approprié pour le contrôle de la fréquence de la couleur. <p<html> class = &quot;jove_content&quot; fo: keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; En utilisant les étapes de caractérisation décrites dans ce travail, on peut à la fois reproduire des dispositifs capables de contrôle de la fréquence de la couleur modifier ainsi que efficacement leur fonction pour répondre aux nouvelles critères d&#39;optimisation tels que l&#39;efficacité de diffraction maximisée, haut rapport signal sur bruit ou une linéarité élevée. <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig1.jpg" /> Figure 1:. Leaky mode Modulateur Comme on le voit sur ​​la gauche, la lumière pénètre dans le dispositif à travers un prisme de rutile qui couple de manière évanescente la lumière dans un guide d&#39; onde indiffused sur la surface du substrat. Comme la lumière guidée se propage vers l&#39;extrémité de l&#39;appareil, il rencontre des ondes acoustiques de surface qui outcouple la lumière du guide d&#39;onde et tournent sa polarisation. Le diagramme de dynamique de cette interaction est donnée sur la droite.<html> ge.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure. <img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig2.jpg" /> Figure 2:. Exemple de guide d&#39; onde donnée de lumière provenant du laser est couplée dans le prisme. Elle traduit ensuite sur la surface du dispositif et sur un capteur de courant. Quand un mode guidé est présent, au lieu de réfléchir hors du dispositif, la lumière est guidée à travers le substrat et à l&#39;extrémité du dispositif. Ainsi, il est guidé loin du capteur de puissance et un &quot;dip&quot; forte se produit dans la parcelle. Il existe deux modes identifiés dans ce complot. La lecture de la montée en puissance progressivement de gauche à droite peut être expliquée par l&#39;efficacité de transmission en augmentant progressivement à l&#39;air jusqu&#39;à la limite prisme. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig2large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> tente &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig3.jpg" /> Figure 3:. Processus de développement ROL Sample Images de la même zone d&#39;un dispositif tel que le DOA est développé. L&#39;image à l&#39;extrême gauche a été prise au microscope après la première temps de développement de 25 sec. Les images qui suivent sont un échantillon des changements à travers le processus itératif. L&#39;image finale est un gros plan des caractéristiques plus fines sur le dispositif après le développement de DOA pour montrer les bords propres et l&#39;exposition du substrat sous - jacent. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig3large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> <img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig4.jpg" /> Figure 4: un dispositif à couplage Prism monté sur une carte Breakout. A, dispositif complété correctement couplé monté à son breacarte kout. A l&#39;angle approprié, comme dans cette image, la tache humide reflète un arc en ciel de couleur. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig4large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> <img alt="Figure 5" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig5.jpg" /> Figure 5: Caractérisation du diagramme schématique Appareil de base de l&#39;appareil de caractérisation.. Le laser est envoyé à travers une série de composants optiques, avant d&#39;être accouplé au dispositif par l&#39;intermédiaire d&#39;un prisme. Une fois à l&#39;intérieur d&#39;un mode dans les vagues guide d&#39;ondes SAW produites par des transducteurs interdigitaux et un signal RF frapper la lumière dans des modes de fuite qui sortent du dispositif à un angle réglable de fréquence. Un actionneur linéaire entraîne le compteur de puissance à travers une gamme de positions tandis que le générateur de signal passe par une gamme de fréquences créant des graphiques multivariables qui décrivent la contrôlabilité et horsmettre de l&#39;appareil. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig5large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> <img alt="Figure 6" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig6.jpg" /> Figure 6:. Techniques d&#39;identification de bonne couplage lumineux couplage approprié peut être identifié soit par la présence de la raie caractéristique de la lumière provoquée par la diffusion dans le guide d&#39; ondes, comme représenté sur la gauche, ou par les lignes de mode caractéristique de l&#39;extrémité de la appareil, comme indiqué sur la droite. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig6large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> <img alt="Figure 7" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig7.jpg" /> Figure 7:. Interface utilisateur pour LabView Software Testing L&#39;inter utilisateur<html> le visage, y compris toutes les variables définies par l&#39;utilisateur. Articles en boîte en jaune doivent être mis à jour avant chaque test automatisé est exécuté afin que le programme d&#39; analyse afin de fonctionner correctement. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig7large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> <img alt="Figure 8" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig8.jpg" /> Figure 8:. Echantillon Fréquence vs Position Graphique Alors que l&#39;entrée RF et l&#39; emplacement du wattmètre sont numérisés linéairement, le logiciel d&#39;expérimentation construit et affiche ce graphique 3D interactive des données recueillies. À la fin de la vue en cours est enregistrée pour une référence rapide. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig8large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> /53889fig9.jpg &quot;/&gt; Figure 9: Exemple de mode de données Comparaison La réponse en fréquence des trois longueurs d&#39; onde est représentée sur la gauche.. Le dispositif a une largeur de bande de 200 MHz, avec un contrôle individuel pour chaque longueur d&#39;onde. Sur la droite est la réponse de l&#39;angle de sortie pour chaque appareil. Il est bon recouvrement angulaire pour 5-7 °. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig9large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> longueur d&#39;ondes </td><td> Mode </td><td> Angle </td></tr><tr><td> 638 nm </td><td> TE0 </td><td> 23 ° </td></tr><tr><td></td><td> TE1 </td><td> 28 ° </td></tr><tr><td> 532 nm </td><td> TE0 </td><td> 26 ° </td></tr><tr><td></td><td> TE1 </td><td> 31 ° </td></tr><tr><td></td><td> TE2 </td><td> 32 ° </td> &lt;/ Tr&gt; <tr><td> 445 nm </td><td> TE0 </td><td> 31 ° </td></tr><tr><td></td><td> TE1 </td><td> 36 ° </td></tr><tr><td></td><td> TE2 </td><td> 38 ° </td></tr><tr><td></td><td> TE3 </td><td> 39 ° </td></tr></tbody></table> Tableau 1:. Excitation mode Paramètres Angle et longueur d&#39; onde pour les paramètres souhaités excitations du mode TE1 pour les dispositifs décrits dans le présent document.

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Characterization of Anisotropic Leaky Mode Modulators for Holovideo

Caractérisation des anisotropes Leaky mode Modulateurs pour Holovideo

This work describes fabrication and characterization of anisotropic leaky mode modulators for holographic video.

Holovideo displays are based on light-bending spatial light modulators.  One such spatial light modulator is the anisotropic leaky mode modulator.  This ...

characterization-of-anisotropic-leaky-mode-modulators-for-holovideo

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

7.9K vues.  Brigham Young University. This work describes fabrication and characterization of anisotropic leaky mode modulators for holographic video.

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Development of Whispering Gallery Mode Polymeric Micro-optical Electric Field Sensors

Optical modes of dielectric micro-cavities have received significant attention in recent years for their potential in a broad range of applications. The optical modes are frequently referred to as "whispering gallery modes" (WGM) or "morphology dependent resonances" (MDR) and exhibit high optical quality factors. Some proposed applications of micro-cavity optical resonators are in spectroscopy1, micro-cavity laser technology2, optical communications3-6 as well as sensor technology. The WGM-based sensor applications include those in biology7, trace gas detection8, and impurity detection in liquids9. Mechanical sensors based on microsphere resonators have also been proposed, including those for force10,11, pressure12, acceleration13 and wall shear stress14. In the present, we demonstrate a WGM-based electric field sensor, which builds on our previous studies15,16. A candidate application of this sensor is in the detection of neuronal action potential.
The electric field sensor is based on polymeric multi-layered dielectric microspheres. The external electric field induces surface and body forces on the spheres (electrostriction effect) leading to elastic deformation. This change in the morphology of the spheres, leads to shifts in the WGM. The electric field-induced WGM shifts are interrogated by exciting the optical modes of the spheres by laser light. Light from a distributed feedback (DFB) laser (nominal wavelength of ~ 1.3 &mu;m) is side-coupled into the microspheres using a tapered section of a single mode optical fiber. The base material of the spheres is polydimethylsiloxane (PDMS). Three microsphere geometries are used: (1) PDMS sphere with a 60:1 volumetric ratio of base-to-curing agent mixture, (2) multi layer sphere with 60:1 PDMS core, in order to increase the dielectric constant of the sphere, a middle layer of 60:1 PDMS that is mixed with varying amounts (2% to 10% by volume) of barium titanate and an outer layer of 60:1 PDMS and (3) solid silica sphere coated with a thin layer of uncured PDMS base. In each type of sensor, laser light from the tapered fiber is coupled into the outermost layer that provides high optical quality factor WGM (Q ~ 106). The microspheres are poled for several hours at electric fields of ~ 1 MV/m to increase their sensitivity to electric field.

A high-sensitivity photonic micro sensor was developed for electric field detection. The sensor exploits the optical modes of a dielectric sphere. Changes in the external electric field perturb the sphere morphology leading to shifts in its optical modes. The electric field strength is measured by monitoring these optical shifts.

Développement de Whispering Gallery mode polymères micro-capteurs de champ électrique

Optical modes of dielectric micro-cavities have received significant attention in recent years for their potential in a broad range of applications. The ...

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Microwave Photonics Systems Based on Whispering-gallery-mode Resonators

Microwave photonics systems rely fundamentally on the interaction between microwave and optical signals. These systems are extremely promising for various areas of technology and applied science, such as aerospace and communication engineering, sensing, metrology, nonlinear photonics, and quantum optics. In this article, we present the principal techniques used in our lab to build microwave photonics systems based on ultra-high Q whispering gallery mode resonators. First detailed in this article is the protocol for resonator polishing, which is based on a grind-and-polish technique close to the ones used to polish optical components such as lenses or telescope mirrors. Then, a white light interferometric profilometer measures surface roughness, which is a key parameter to characterize the quality of the polishing. In order to launch light in the resonator, a tapered silica fiber with diameter in the micrometer range is used. To reach such small diameters, we adopt the "flame-brushing" technique, using simultaneously computer-controlled motors to pull the fiber apart, and a blowtorch to heat the fiber area to be tapered. The resonator and the tapered fiber are later approached to one another to visualize the resonance signal of the whispering gallery modes using a wavelength-scanning laser. By increasing the optical power in the resonator, nonlinear phenomena are triggered until the formation of a Kerr optical frequency comb is observed with a spectrum made of equidistant spectral lines. These Kerr comb spectra have exceptional characteristics that are suitable for several applications in science and technology. We consider the application related to ultra-stable microwave frequency synthesis and demonstrate the generation of a Kerr comb with GHz intermodal frequency.

The customized techniques developed in our lab to build microwave photonics systems based on ultra-high Q whispering gallery mode resonators are presented. The protocols to obtain and characterize these resonators are detailed, and an explanation of some of their applications in microwave photonics is given.

Les systèmes photoniques à micro-ondes Basé sur des résonateurs-galerie-mode de chuchotement

Microwave photonics systems rely fundamentally on the interaction between microwave and optical signals. These systems are extremely promising for various ...

Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed polymer optical fiber is composed of 80,000 strands of poly (methyl methacrylate) (PMMA) and polystyrene (PS) that are randomly mixed and drawn into a square cross section optical fiber with a side width of 250 &mu;m. Initially, each strand is 200 &mu;m in diameter and 8-inches long. During the mixing process of the original fiber strands, the fibers cross over each other; however, a large draw ratio guarantees that the refractive index profile is invariant along the length of the fiber for several tens of centimeters. The large refractive index difference of 0.1 between the disordered sites results in a small localized beam radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers. The input light is launched from a standard single mode optical fiber using the butt-coupling method and the near-field output beam from the disordered fiber is imaged using a 40X objective and a CCD camera. The output beam diameter agrees well with the expected results from the numerical simulations. The disordered optical fiber presented in this work is the first device-level implementation of 2D Anderson localization, and can potentially be used for image transport and short-haul optical communication systems.

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. This microstructured fiber can transport a small localized beam with a radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers.

Fabrication et caractérisation des polymères désordonnés fibres optiques pour Transverse localisation d&#39;Anderson de la lumière

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and Titanium Sapphire lasers as the workhorse laser of atomic physics labs1,2. Their versatility and prolific use throughout atomic physics in applications such as absorption spectroscopy and laser cooling1,2 makes it imperative for incoming students to gain a firm practical understanding of these lasers. This publication builds upon the seminal work by Wieman3, updating components, and providing a video tutorial. The setup, frequency locking and performance characterization of an ECDL will be described. Discussion of component selection and proper mounting of both diodes and gratings, the factors affecting mode selection within the cavity, proper alignment for optimal external feedback, optics setup for coarse and fine frequency sensitive measurements, a brief overview of laser locking techniques, and laser linewidth measurements are included.

This is an instructional paper to guide the construction and diagnostics of external cavity diode lasers (ECDLs), including component selection and optical alignment, as well as the basics of frequency reference spectroscopy and laser linewidth measurements for applications in the field of atomic physics.

Construction et caractérisation des lasers externes cavité Diode de physique atomique

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and ...

Mechanical Expansion of Steel Tubing as a Solution to Leaky Wellbores

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe (casing), and protects metal components from corrosive fluids. These are essential for uncompromised wellbore integrity. Cements can undergo multiple forms of failure, such as debonding at the cement/rock and cement/metal interfaces, fracturing, and defects within the cement matrix. Failures and defects within the cement will ultimately lead to fluid migration, resulting in inter-zonal fluid migration and premature well abandonment. Currently, there are over 1.8 million operating wells worldwide and over one third of these wells have leak related problems defined as Sustained Casing Pressure (SCP)1. 
The focus of this research was to develop an experimental setup at bench-scale to explore the effect of mechanical manipulation of wellbore casing-cement composite samples as a potential technology for the remediation of gas leaks. 
The experimental methodology utilized in this study enabled formation of an impermeable seal at the pipe/cement interface in a simulated wellbore system. Successful nitrogen gas flow-through measurements demonstrated that an existing microannulus was sealed at laboratory experimental conditions and fluid flow prevented by mechanical manipulation of the metal/cement composite sample. Furthermore, this methodology can be applied not only for the remediation of leaky wellbores, but also in plugging and abandonment procedures as well as wellbore completions technology, and potentially preventing negative impacts of wellbores on subsurface and surface environments.

This article reports on a laboratory scale investigation of an existing field procedure and its adaptation for sealing of leaky wellbores. It consists of mechanical expansion of metal pipe, which results in an improved metal/cement bond, ultimate sealing of hydraulic pathways and prevention of gas leaks caused by the presence of a microannular channel.

Expansion mécanique de tubes en acier en tant que solution de puits de forage qui fuient

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe ...

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging (ECCI) in a scanning electron microscope (SEM). ECCI allows for imaging of defects and crystallographic features under specific diffraction conditions, similar to that possible via plan-view transmission electron microscopy (PV-TEM). A particular advantage of the ECCI technique is that it requires little to no sample preparation, and indeed can use large area, as-produced samples, making it a considerably higher throughput characterization method than TEM. Similar to TEM, different diffraction conditions can be obtained with ECCI by tilting and rotating the sample in the SEM. This capability enables the selective imaging of specific defects, such as misfit dislocations at the GaP/Si interface, with high contrast levels, which are determined by the standard invisibility criteria. An example application of this technique is described wherein ECCI imaging is used to determine the critical thickness for dislocation nucleation for GaP-on-Si by imaging a range of samples with various GaP epilayer thicknesses. Examples of ECCI micrographs of additional defect types, including threading dislocations and a stacking fault, are provided as demonstration of its broad, TEM-like applicability. Ultimately, the combination of TEM-like capabilities &#8211; high spatial resolution and richness of microstructural data &#8211; with the convenience and speed of SEM, position ECCI as a powerful tool for the rapid characterization of crystalline materials.

The use of electron channeling contrast imaging in a scanning electron microscope to characterize defects in III-V/Si heteroexpitaxial thin films is described. This method yields similar results to plan-view transmission electron microscopy, but in significantly less time due to lack of required sample preparation.

Electron Canalisation imagerie de contraste pour Rapid III-V hétéroépitaxiale Caractérisation

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging ...

Automation of Mode Locking in a Nonlinear Polarization Rotation Fiber Laser through Output Polarization Measurements

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a new and inexpensive procedure to force mode locking in a pre-adjusted nonlinear polarization rotation fiber laser. This procedure is based on the detection of a sudden change in the output polarization state when mode locking occurs. This change is used to command the alignment of the intra-cavity polarization controller in order to find mode-locking conditions. More specifically, the value of the first Stokes parameter varies when the angle of the polarization controller is swept and, moreover, it undergoes an abrupt variation when the laser enters the mode-locked state. Monitoring this abrupt variation provides a practical easy-to-detect signal that can be used to command the alignment of the polarization controller and drive the laser towards mode locking. This monitoring is achieved by feeding a small portion of the signal to a polarization analyzer measuring the first Stokes parameter. A sudden change in the read out of this parameter from the analyzer will occur when the laser enters the mode-locked state. At this moment, the required angle of the polarization controller is kept fixed. The alignment is completed. This procedure provides an alternate way to existing automating procedures that use equipment such as an optical spectrum analyzer, an RF spectrum analyzer, a photodiode connected to an electronic pulse-counter or a nonlinear detecting scheme based on two-photon absorption or second harmonic generation. It is suitable for lasers mode locked by nonlinear polarization rotation. It is relatively easy to implement, it requires inexpensive means, especially at a wavelength of 1550 nm, and it lowers the production and operation costs incurred in comparison to the above-mentioned techniques.

A protocol to detect and automate mode locking in a pre-adjusted nonlinear polarization rotation fiber laser is presented. The detection of a sudden change in the output polarization state when mode locking occurs is used to command the alignment of an intra-cavity polarization controller in order to find mode-locking conditions.

Automatisation du mode de verrouillage dans un Nonlinear Polarisation Rotation fibre laser par Polarisation sortie Mesures

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a ...

Stimulated Stokes and Antistokes Raman Scattering in Microspherical Whispering Gallery Mode Resonators

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres can be thought as a store of energy with a huge variety of applications: compact laser sources, highly sensitive biochemical sensors and nonlinear phenomena. A protocol for the fabrication of both the microspheres and coupling system is given. The couplers described here are tapered fibers. Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS). A proof of the cavity-enhanced phenomenon is given by the lack of correlation among the pump, signal and idler: a resonant mode has to exist in order to obtain the pair of signal and idler. In the case of hyperparametric oscillations (four wave mixing and stimulated anti-stokes Raman scattering), the modes must fulfill the energy and momentum conservation and, last but not least, have a good spatial overlap.

Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS).

Stimulé Stokes et antistokes Raman Scattering dans microsphériques Galerie Whispering mode Resonators

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres ...

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and forging. Adoption of this technique is proceeding despite disagreement concerning the underlying mechanism responsible for EAD. The experimental procedure described herein enables a more explicit study compared to previous EAD research by removing thermal effects, which are responsible for disagreement in interpreting previous EAD results. Furthermore, as the procedure described here enables EAD observation in situ and in real time in a transmission electron microscope (TEM), it is superior to existing post-mortem methods that observe EAD effects post-test. Test samples consist of a single crystal copper (SCC) foil having a free-standing tensile test section of nanoscale thickness, fabricated using a combination of laser and ion beam milling. The SCC is mounted to an etched silicon base that provides mechanical support and electrical isolation while serving as a heat sink. Using this geometry, even at high current density (~3,500 A/mm2), the test section experiences a negligible temperature increase (&#60;0.02 &#176;C), thus eliminating Joule heating effects. Monitoring material deformation and identifying the corresponding changes to microstructures, e.g. dislocations, are accomplished by acquiring and analyzing a series of TEM images. Our sample preparation and in situ experiment procedures are robust and versatile as they can be readily utilized to test materials with different microstructures, e.g., single and polycrystalline copper.

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Isolating electrical and thermal effects on electrically assisted deformation (EAD) is very difficult using macroscopic samples. Metallic sample micro- and nanostructures together with a custom test procedure have been developed to evaluate the impact of applied current on the formation without joule heating and evolution of dislocations on these samples.

Une nouvelle méthode pour<em&gt; In Situ</em&gt; Caractérisation électromécanique des échantillons à l&#39;échelle nanométrique

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and ...

Ultrasonic Fatigue Testing in the Tension-Compression Mode

Ultrasonic fatigue testing is one of a few methods which allow investigating fatigue properties in the ultra-high cycle region. The method is based on exposing the specimen to longitudinal vibrations on its resonance frequency close to 20 kHz. With use of this method, it is possible to significantly decrease the time required for the test, when compared to conventional testing devices usually working at frequencies under 200 Hz. It is also used to simulate loading of material during operation in high speed conditions, such as those experienced by components of jet engines or car turbo pumps. It is necessary to operate only in the high and ultra-high cycle region, due to the possibility of extremely high deformation rates, which can have a significant influence on the test results. Specimen shape and dimensions have to be carefully selected and calculated to fulfill the resonance condition of the ultrasonic system; thus, it is not possible to test the full components or specimens of arbitrary shape. Before each test, it is necessary to harmonize the specimen with the frequency of the ultrasonic system to compensate for deviations of the real shape from the ideal one. It is not possible to run a test until a total fracture of the specimen, since the test is automatically terminated after initiation and propagation of the crack to a certain length, when the stiffness of the system changes enough to shift the system out of the resonance frequency. This manuscript describes the process of evaluation of materials' fatigue properties at high-frequency ultrasonic fatigue loading with use of mechanical resonance at a frequency close to 20 kHz. The protocol includes a detailed description of all steps required for a correct test, including specimen design, stress calculation, harmonizing with the resonance frequency, performing the test, and final static fracture.

A protocol for ultrasonic fatigue testing in the high and ultra-high cycle region in axial tension-compression loading mode.

Ultrasons Fatigue Testing dans le Mode de traction-Compression

Ultrasonic fatigue testing is one of a few methods which allow investigating fatigue properties in the ultra-high cycle region. The method is based on ...