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).

ATTENZIONE: indossare occhiali di sicurezza e rigorosamente evitare l&#39;esposizione diretta alla lampada UV e tutti i laser, tra cui il laser a femtosecondi. Indossare un abito camera pulita e guanti per evitare la contaminazione. Smaltire qualsiasi spazzatura fibra correttamente nella casella di spazzatura designato. 1. Preparazione nanofibre <ol><li> Utilizzare un estrattore di rivestimento in fibra di striscia la giacca polimerica della fibra ottica monomodale per una lunghezza di 5 mm in due punti separati da 200 mm. Pulire le due parti spogliato meccanicamente con camera bianca wipe immersi in metanolo. Immergere della fibra tra queste due parti spogliato in acetone. Attendere 10 - 15 minuti fino a quando la giacca della fibra cadere a pezzi. Estrarre la fibra da acetone e pulire l&#39;intera parte spogliato con camera bianca wipe immerso in metanolo. </li><li> Impostare la fibra spogliato sulle due fasi del nanofibre ottica Fabbricazione attrezzature (ONME) per fabbricare il nanofibre. <ol><li> Avviare il laser della sonda nella fibra e monitorare la transmission utilizzando il fotodiodo e registrare i dati di trasmissione del computer utilizzando la scheda ADC. Avviare il flusso del gas utilizzando il software ONME e accendere la fiamma. Caricare il parametro pre-ottimizzato nel software ONME per la fabbricazione di fibre rastremata con diametro vita di 500 nm e avviare il processo di fabbricazione. NOTA: Il ONME è un dispositivo disponibile in commercio, progettate per fabbricare fibre ottiche rastremate che utilizzano la tecnica del calore e tirare standard. Esso utilizza fiamma ossidrica per riscaldare la fibra e due stadi motorizzati per tirare la fibra. Il flusso di gas ed i movimenti scenici sono controllati da programma per computer. I parametri pre-ottimizzati possono essere ottenute presso il fornitore, su richiesta speciale. </li></ol></li><li> Dopo la fabbricazione, prendere la fibra rastremata al titolare nanofibre utilizzando la resina epossidica curabile UV. Coprire il titolare nanofibre utilizzando il coperchio superiore con lastra di vetro (mostrato in Figura 1a). Mettere il campione all&#39;interno di una scatola pulita e trasferire al femtosecondi launità di ser fabbricazione. </li></ol> Fabrication 2. Laser a femtosecondi <ol><li> Allineamento del setup fabbricazione <ol><li> Mettere una lastra di vetro sul banco di fabbricazione ad una altezza di 15 mm. Irradiare la laser a femtosecondi per 5 s in energia di impulso di 1 MJ. Identificare il laser a femtosecondi indotto l&#39;ablazione dal bianco generazione di luce, e la comparsa di modello di ablazione come un danno-line sul vetro. </li><li> Ripetere la procedura variando l&#39;altezza della lastra di vetro con il X-fase del banco fabbricazione. Per ogni fabbricazione, tradurre Y-fase del banco fabbricazione di 1 mm per rendere la fabbricazione in una nuova posizione. </li><li> Trova l&#39;altezza della linea di ablazione più forte. In questa posizione, con precisione l&#39;angolo di inclinazione e la posizione di uno degli specchi pieghevoli per massimizzare l&#39;ablazione. Inoltre, mettere a punto l&#39;inclinazione della X-stadio del banco di fabbricazione per massimizzare l&#39;ablazione. NOTA: L&#39;angolo di inclinazione dello specchio pieghevole è sintonizzato USIng le manopole di regolazione portaspecchio cinematiche e la posizione dello specchio è sintonizzato traducendo Z stadio in cui è montato. </li><li> Dopo l&#39;ottimizzazione, segnare la posizione della linea di ablazione del software camera CCD e rimuovere la piastra di vetro. NOTA: Il software di controllo per la fotocamera CCD consente l&#39;acquisizione di immagini e segni attingendo l&#39;immagine catturata. Permette inoltre salvare i dati dell&#39;immagine catturata e le marcature. Poiché la X-fase del banco fabbricazione non ha riferimento di posizione assoluta, l&#39;immagine CCD viene utilizzato come riferimento di posizione in X-asse. La risoluzione dell&#39;immagine CCD è 10 micron per pixel. </li><li> Utilizzando il -coater Platino (Pt), rivestire la lastra di vetro per 60 s per depositare uno strato 25 nm di Pt sul vetro. Immagine il pattern di ablazione sulla lastra di vetro usando un microscopio elettronico a scansione (SEM). Se il modello di ablazione mostra struttura periodica con un periodo di 350 nm (figura di interferenza frangia previsto) allora il alignment è ottimizzato. Altrimenti ripetere la procedura (dal punto 2.1.1 - 2.1.4) per le energie impulsi inferiori (fino al 300 μJ) fino a un modello di ablazione periodico è visto. </li></ol></li><li> Fabbricazione di cavità PhC apodizzato <ol><li> Posizionare la fibra rastremata sul banco fabbricazione approssimativamente parallelo alla linea di ablazione segnata sulla telecamera CCD. </li><li> Invia una sonda laser (potenza = 1 mW) attraverso la fibra rastremata e osservare la dispersione dalla fibra rastremata sulla telecamera CCD. La parte più forte dispersione corrisponde alla regione nanofibre grazie al suo diametro subwavelength. </li><li> Tradurre la Z-fase del banco di fabbricazione per centrare il nanofibre per la posizione della linea di ablazione segnata sulla fotocamera CCD. </li><li> Spegnere il laser della sonda e irradiare il laser a femtosecondi con l&#39;energia di impulso minimo (&lt;10 μJ). Tradurre Y-fase a sovrapporsi alla nanofibre con il fascio laser a femtosecondi. La sovrapposizione è identificato dal illuminazione della nanofibre, observed sulla fotocamera CCD. NOTA: Il nanofibre è ora allineato rispetto al fascio laser a femtosecondi lungo Y e Z. </li><li> Per allineare il nanofibre lungo l&#39;asse X, tradurre l&#39;X-stage a sovrapporsi alla posizione nanofibre alla posizione della linea di ablazione segnata sulla telecamera CCD. </li><li> Tradurre la Y-stage per massimizzare la sovrapposizione di nanofibre con il laser a femtosecondi. Osservare la riflessione dei due primi ordini da nanofibre (appare come due punti luminosi sulla lastra di vetro del coperchio superiore). Osservare il movimento di questi punti di riflessione, mentre la traduzione del Y-back stage e indietro. NOTA: Se queste macchie si muovono verso un lato quindi nanofibre non è parallela alla linea di ablazione. In questo caso, ruotare la fase di rotazione per fare il nanofibre parallela alla linea di ablazione. Quando sono parallele, i punti di riflessione apparirà come un flash. </li><li> Dopo aver effettuato la nanofibre parallela alla linea di ablazione, tradurre Y-fase per massimizzare lasovrapporsi fra laser a femtosecondi e nanofibre, misurando la potenza del laser a femtosecondi sparsi nei modi nanofibre guidata utilizzando un fotodiodo al termine della fibra rastremata. Dopo massimizzando la sovrapposizione, ruotare la fase di rotazione all&#39;angolo di fabbricazione θ = 0.5 °. NOTA: Per ottenere la massima sovrapposizione tra il fascio laser a femtosecondi e nanofibre, ci si aspetterebbe il potere della luce laser a femtosecondi sparsi nelle modalità di nanofibre guidata da massimizzare. </li><li> Bloccare il laser a femtosecondi con il misuratore di potenza e impostare l&#39;energia dell&#39;impulso a 0,27 MJ. Modificare le impostazioni laser a femtosecondi per la modalità di irradiazione scatto singolo. NOTA: In questo modo, viene generato un solo impulso quando viene premuto il fuoco-switch, altrimenti non c&#39;è uscita laser. <ol><li> Rimuovere il misuratore di potenza dal percorso del raggio laser e sparare un singolo impulso laser a femtosecondi. Questo completa il processo di fabbricazione. </li></ol></li></ol></li><li> Fabricatisu di cavità PhC difetti indotti <ol><li> Controllare l&#39;allineamento del setup osservando l&#39;ablazione su una lastra di vetro come descritto nella sezione 2.1. Dopo aver trovato l&#39;altezza della linea di ablazione forte, inserire un filo di rame 0,5 millimetri al centro del raggio laser appena prima della maschera di fase. Il filo di rame deve essere lungo l&#39;asse Y (perpendicolare alla linea di ablazione). </li><li> Controllare il pattern di ablazione sulla lastra di vetro mentre cambia la posizione del filo di rame lungo l&#39;asse Z. Fissare la posizione del filo di rame in cui il modello di ablazione mostra un singolo spazio al centro della linea di ablazione. </li><li> Dopo l&#39;allineamento, eseguire la fabbricazione laser a femtosecondi sul nanofibre seguendo la procedura descritta nella sezione 2.2. Per questa realizzazione, impostare l&#39;angolo di fabbricazione per θ = 0 gradi. </li></ol></li></ol> 3. Caratterizzazione dei campioni manufatti <ol><li> Misurazione delle proprietà ottiche <ol><li> Preparare la SETUP per le misure ottiche come mostrato in Figura 1b. Avviare la sorgente di luce a banda larga nella fibra rastremata e misurare lo spettro di trasmissione e riflessione prima e dopo la fabbricazione usando l&#39;analizzatore di spettro. Dopo la fabbricazione, lo spettro di trasmissione mostrerà un stopband corrispondente alla risonanza Bragg del campione fabbricato. </li><li> Ruotare le pale del polarizzatore fibra linea per selezionare la polarizzazione e prendere gli spettri per due polarizzazioni ortogonali X-pol e Y-pol. NOTA: Per la X-pol (polarizzazione lungo le nano-crateri) stopband sarà blu-spostata 21 (verso la lunghezza d&#39;onda più corta) e la dispersione del nanofibre sarà più forte. Quindi, selezionare le polarizzazioni, cercando in spettro e la camera CCD. </li><li> Per una delle polarizzazioni, prendere gli spettri di trasmissione allungando la fibra rastremata utilizzando il PZT (Figura 1b). Prendere gli spettri da stretching la fibra rastremata in passi di 2 micron fino al massimo allungamento lunghezza 20 micron (limitato dalla portata di scansione PZT). Si osservi che la risonanza Bragg sarà spostata verso il rosso (verso la lunghezza d&#39;onda) allungando la fibra rastremata. Da questi spettri, calcolare lo spostamento della risonanza Bragg, per unità di lunghezza che si estende. </li><li> Per risolvere i modi di cavità e misurando la trasmissione cavità assoluto, utilizzare la sorgente laser sintonizzabile CW. Avviare il laser nella fibra rastremata e monitorare la trasmissione con un fotodiodo. </li><li> Impostare la lunghezza d&#39;onda del laser al bordo rosso-laterale del stopband per Y-pol e utilizzare il polarizzatore fibra linea per minimizzare la trasmissione. In questo modo, la componente X-pol viene soppressa e viene selezionata solo la Y-pol. Impostare la lunghezza d&#39;onda del laser a più fuori banda-bordo rosso-side e registrare la trasmissione mentre si estende la fibra rastremata 0 - 20 micron. <ol><li> Ripetere la misurazione cambiando il Wavel laserength al blu-side in passi di 0,3 nm fino a quando l&#39;intero stopband è coperto. Da questi dati, ricostruire l&#39;intero spettro utilizzando i dati per il turno di risonanza per unità di lunghezza misurata estende nel passaggio 3.1.3. NOTA: Per un esempio tipico, il stopband (Bragg risonanza) insieme con i modi della cavità turni di 2 nm di allungamento della fibra rastremata da 20 micron e la tipica gamma spettrale gratuito per le modalità di cavità sono tra 0,05 - 0,5 nm. Per una data lunghezza d&#39;onda del laser di ingresso si può misurare almeno 3 - 4 modi di cavità da stretching fibra rastremata. La distanza in frequenza tra i modi viene dedotto dai dati per lo spostamento di risonanza per unità di lunghezza misurata estende nel passaggio 3.1.3. Ripetendo la misura cambiando la lunghezza d&#39;onda del laser a passi di 0,3 nm, almeno 2 - 3 modi di cavità consecutivi rimisurati nelle misurazioni successive. Si può ricostruire l&#39;intero spettro sovrapponendo i dati di trasmissione per le misurazioni successive mentre matposizione Ching delle modalità cavità ri-misurato. </li></ol></li><li> Ora misurare lo spettro per l&#39;altra polarizzazione con procedura simile, come indicato nei passaggi 3.1.5 e 3.1.5.1. </li></ol></li><li> Imaging campione fabbricato <ol><li> Mettere il campione fabbricato su una piastra metallica 2 cm di lunghezza e fissare le due estremità della fibra rastremata alla piastra metallica usando UV epossidica induribile. Assicurarsi che il lato di irradiazione del campione si affaccia sulla piastra di metallo in modo che il lato oscuro può essere ripreso. </li><li> Utilizzare il Pt-coater per rivestire il campione per 30 s e depositare uno strato di Pt con uno spessore di circa 10 nm. Posizionare il campione nel SEM. Prendere l&#39;immagine SEM del campione in ogni 0.1 mm sull&#39;intera regione fabbricato. </li></ol></li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

L&#39;effetto di lente del nanofibre svolge un ruolo importante nella tecnica di fabbricazione, creando nano-crateri sulla superficie ombra del nanofibre (mostrato in Figura 2). L&#39;effetto di lente del nanofibre rende inoltre il processo di fabbricazione robusta per qualsiasi instabilità meccaniche in senso trasversale (asse Y). Inoltre, a causa dell&#39;irraggiamento a colpo singolo, le instabilità lungo gli altri assi non influenzano la fabbricazione come il tempo di irraggiamento è solo 120 fs ...

Forte confinamento della luce in dispositivi nanofotonici ha aperto nuove frontiere nel campo della scienza ottica. Le moderne tecnologie di nanofabbricazione hanno permesso la fabbricazione di 1-D e 2-D Photonic cristallo (PHC) cavità per nuove prospettive in lasing 1, rilevamento 2 e le applicazioni di commutazione ottica 3. Inoltre, forte interazione luce-materia in queste cavità PHC ha aperto nuove strade per informatica quantistica 4. A parte le cavità PHC, nanocavità plasmoniche hanno anche dimostrato prospettive promettenti 5, 6, 7. Tuttavia, tali cavità interfacciamento alla rete di comunicazione a base di fibre rimane una sfida. Negli ultimi anni, fibra ottica monomodale rastremata con diametro subwavelength, noto come nanofibre ottica, è emerso come un dispositivo nanofotonica promettente. A causa della forteconfinamento trasversale del campo di nanofibre guidato e la capacità di interagire con il mezzo circostante, il nanofibre è ampiamente adattato e studiato per varie applicazioni nanofotonici 8. Oltre a questo, è anche fortemente indagato e implementato per la manipolazione quantistica della luce e della materia 9. Accoppiamento efficiente delle emissioni da emettitori quantistica come, pochi atomi singoli / laser-raffreddata e punti quantici singoli, nelle modalità di nanofibre guidato è stato studiato e dimostrato 10, 11, 12, 13, 14, 15. L&#39;interazione luce-materia su nanofibre possono essere significativamente migliorata mediante l&#39;attuazione di PhC struttura cavità sul nanofibre 16, 17. Il vantaggio principale per such un sistema è la tecnologia delle fibre in linea che può essere facilmente integrato alla rete di comunicazione. Trasmissione della luce del 99,95% attraverso la nanofibre conica è stata dimostrata 18. Tuttavia, la trasmissione nanofibre sono estremamente sensibili alla polvere e contaminazione. Pertanto, fabbricazione di strutture PhC su nanofibre usando la tecnica di nanofabbricazione convenzionale non è molto fruttuoso. Sebbene cavità fabbricazione su nanofibre utilizzando Focused fresatura Ion Beam (FIB) è stata dimostrata 19, 20, la qualità ottica e riproducibilità non è alto. In questo protocollo video, vi presentiamo una recentemente dimostrato 21, 22 la tecnica di fabbricare cavità PHC su nanofibre utilizzando l&#39;ablazione laser a femtosecondi. Le invenzioni vengono eseguite mediante la creazione di un modello di interferenza a due raggi del laser a femtosecondi sul nanofibre e IRRADiating un singolo impulso laser a femtosecondi. L&#39;effetto di lente del nanofibre svolge un ruolo importante nella possibilità di tali tecniche, creando crateri ablazione sulla superficie ombra del nanofibre. Per un campione tipico, periodici nano-crateri con un periodo di 350 nm e con un diametro gradualmente variabile da 50 - 250 nm su una lunghezza di 1 mm sono fabbricati su un nanofibre diametro circa 450 - 550 nm. Tali periodici nano-crateri sulla nanofibre, agiscono come un 1-D PhC. Inoltre presentiamo un metodo per controllare il profilo della matrice nano-cratere per fabbricare apodizzato e difetti indotti cavità PHC sul nanofibre. Un aspetto fondamentale di tale nanofabbricazione è la fabbricazione tutta ottica, in modo che l&#39;alta qualità ottica può essere mantenuta. Inoltre, la fabbricazione avviene l&#39;irradiazione di un singolo impulso laser a femtosecondi, rendendo il sistema immunitario di instabilità meccaniche e altre imperfezioni di fabbricazione. Anche questo consente la produzione in-house di PhC nanocavità fibra in modo che la probabilità di contaminazione può essere minimizzato. Questo protocollo ha lo scopo di aiutare gli altri realizzare e adattare questo nuovo tipo di tecnica di nanofabbricazione. Figura 1a mostra il diagramma schematico della configurazione fabbricazione. I dettagli delle procedure di impostazione fabbricazione e di allineamento sono discussi in 21, 22. Un laser a femtosecondi con 400 centro nm e 120 fs larghezza di impulso è incidente su una maschera di fase. La maschera di fase suddivide il fascio laser a femtosecondi a 0 e ± 1 ordini. Un blocco fascio viene utilizzato per bloccare il fascio 0-ordine. Gli specchi pieghevoli simmetricamente ricombinano i ± 1-ordini nella posizione nanofibre, per creare una figura di interferenza. Il passo della maschera di fase è di 700 nm, quindi la figura di interferenza ha un passo (Λ G) di 350 nm. La lente cilindrica focalizza il fascio laser a femtosecondi lungo il nanofibre. La dimensione del fascio di tutti (asse Y)e lungo (asse Z) della nanofibre è di 60 micron e 5,6 mm rispettivamente. La fibra rastremata è montato su un supporto dotato di piezo attuatore (PZT) per allungare la fibra. Una copertura superiore con lastra di vetro viene utilizzato per proteggere il nanofibre dalla polvere. Il titolare con la fibra rastremata è fissato su un banco di fabbricazione dotata di traduzione (XYZ) e le fasi di rotazione (θ). Il θ stadi consente la rotazione del campione nanofibre nel piano YZ. L&#39;X-stadio può anche controllare gli angoli di inclinazione lungo XY e XZ. Una telecamera CCD è posto ad una distanza di 20 cm dal nanofibre e ad un angolo di 45 ° nel piano XY per monitorare la posizione nanofibre. Tutti gli esperimenti sono eseguiti all&#39;interno di una cabina pulita dotato di filtro HEPA (High-Efficiency Particulate arresto) filtri per ottenere condizioni senza polvere. condizione privo di polvere è essenziale per mantenere la trasmissione del nanofibre. Figura 1b mostra lo schema delle misure ottiche. Durante la fabbricazione, le proprietà ottiche sono brevemente monitorati lanciando una banda larga (lunghezza d&#39;onda 700 - 900 nm) sorgente luminosa fibra accoppiata nella fibra rastremata e misurando lo spettro della luce trasmessa e riflessa con alta risoluzione analizzatore di spettro. Una sorgente laser sintonizzabile CW è utilizzato per risolvere correttamente i modi di cavità e misurare la trasmissione cavità assoluto. Vi presentiamo il protocollo per la fabbricazione e la caratterizzazione. La sezione protocollo è divisa in tre sezioni, la preparazione nanofibre, fabbricazione laser a femtosecondi e caratterizzazione dei campioni fabbricati.

<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

Vi presentiamo un protocollo per la realizzazione di 1-D Photonic Crystal (PhC) cavità sul subwavelength diametro fibre ottiche rastremate, nanofibre ottiche, utilizzando femtosecondi ablazione laser-indotta. Abbiamo dimostrato che migliaia di periodici nano-crateri sono fabbricati su un nanofibre ottica irradiando con appena un singolo impulso laser a femtosecondi. Per un campione tipico, periodici nano-crateri con un periodo di 350 nm e con un diametro gradualmente variabile da 50 - 250 nm su una lunghezza di 1 mm sono fabbricati su un nanofibre diametro circa 450 - 550 nm. Un aspetto fondamentale di tale nanofabbricazione è che il nanofibre stesso agisce come una lente cilindrica e focalizza il fascio laser a femtosecondi sulla sua superficie ombra. Inoltre, il colpo singolo fabbricazione rende immune a instabilità meccaniche e altre imperfezioni di fabbricazione. Tali periodici nano-crateri sulla nanofibre, agiscono come un 1-D PhC e consentono forte e banda larga di riflessione, pur mantenendo l&#39;elevata trasmissione fuori dal stopband. Inoltre presentiamo un metodo per controllare il profilo della matrice nano-cratere per fabbricare apodizzato e difetti indotti cavità PHC sul nanofibre. La forte confinamento del campo, sia trasversale e longitudinale, nelle cavità PHC nanofibre-based e l&#39;efficiente integrazione delle reti in fibra, può aprire nuove possibilità per applicazioni nanofotonici e informatica quantistica.

La Figura 2 mostra l&#39;immagine SEM di un segmento tipico del campione nanofibre fabbricato. Essa mostra che periodiche nano-crateri si formano sul lato ombra del nanofibre, con una periodicità di 350 nm corrispondente bene alla figura di interferenza. L&#39;inserto mostra la vista ingrandita del campione. La forma dei nano-crateri è quasi circolare e il diametro di un tipico nano-cratere è di circa 210 nm. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page="1...

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

Vi presentiamo un protocollo per la realizzazione di 1-D cavità a cristallo fotonico in fibre di silice diametro subwavelength (nanofibre ottici) utilizzando femtosecondi ablazione laser-indotta.

Fabbricazione di 1-D Photonic cristallo cavità su una nanofibre Utilizzando ablazione laser a femtosecondi-indotta

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

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Research

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Engineering

9.7K Views.  University of Electro-Communications.  Vi presentiamo un protocollo per la realizzazione di 1-D cavità a cristallo fotonico in fibre di silice diametro subwavelength (nanofibre ottici) utilizzando femtosecondi ablazione laser-indotta. 

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Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

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

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

Fabbricazione e caratterizzazione di guide d&#39;onda fotoniche di cristallo di luce lenta e cavità

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 ...

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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.

Misurazione della coerenza Decay in GaMnAs Uso femtosecondi four-wave mixing

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.

Utilizzo di microonde e campioni macroscopici di dielettrici solidi per studiare le proprietà fotoniche di Disordine Photonic Materials Bandgap

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-indotta Transfer Forward per Flip-chip Packaging di Dies Singolo

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.

Indotta da laser trasferimento di andata di 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 ...

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.

Fluorescenza di risonanza di un puntino di InGaAs Quantum in una cavità planare usando rilevazione ed eccitazione ortogonale

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.

Preparazione di grande superficie 2D cristallo etero-strutture verticali attraverso il Sulfurization di film di metalli di transizione per la fabbricazione di dispositivi

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.

Una fabbricazione e un metodo di misurazione per un elemento ferroelettrico flessibile basato su eteroepitassia di Van Der Waals

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.

Fabbricazione di sensore di immagine flessibile basato su Francesca laterale fototransistori

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.

Fabbricazione di nanostrutture magnetiche sulle membrane di nitruro di silicio per studi di vortice magnetico utilizzando tecniche di microscopia di trasmissione

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