저자는 감사 공군 연구소 계약 FA8650-14-C-6571에서와 DAQRI LLC에서 재정 지원을 인정합니다.

<ol>
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Lett. 41 (7), 607-608 (1982).</li><li>Wong, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Properties of lithium niobate. , (2002).</li><li>Tien, P., Ulrich, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theory+of+prism-film+coupler+and+thin-film+light+guides.">Theory of prism-film coupler and thin-film light guides.</a> JOSA. 60 (10), 1325-1337 (1970).</li><li>Tsai, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Guided-wave acousto-optics: interactions, devices, and applications. , (1990).</li><li>Proklov, V., Korablev, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multichannel+waveguide+devices+using+collinear+acousto-optic+interaction.">Multichannel waveguide devices using collinear acousto-optic interaction.</a> Proc. 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저자는 공개 아무것도 없어.

각각의 장치의 설계는 두 가지 중요한 단계, 프로톤 교환 및 LOR 개발을 갖는다. 이들의, 양자 교환 시간은 결국 누설 모드 천이 제어 가능한 주파수 대역폭, 광의 각 색마다 중요한 설계 파라미터로 유도 수를 결정 도파로의 깊이를 결정한다. 빨간색 두 가이드 모드가 요구된다. 이상이 다음에 해당하는 경우 대역폭이 희생된다. 작은 존재가 일절가 새는 모드 전환을 유도하는 경우 보장되지 않습니다. 원하는 결과를 달성하기 위해 양성자 교환 시간을 수정하는 단계 2.2.1에서 메모를 따릅니다. 적절한 LOR 개발은 적절한 발사와 인터 디지털 트랜스 듀서하여 적절한 기능을 위해 필요합니다. 그것은 최고의 경험을 통해 습득하는 단계이다. 50 % 용액은 약 35 초에서 동일 할 것이다하면서 현상 제의 비 희석 된 용액을 7 초에 트랜스 듀서의 손가락을 분출한다. 정확한 시간은 필요 생성 장치간에 다르다더 묽은 용액 반복 짧은 노출에 이어 50 % 용액에 25 초 동안 장치를 개발한다. 취출 감소 현상 시간 또는 용액 농도가 발생하면, 원하는 결과를 달성한다. 특성화 공정에서 프리즘 결합 및 정렬은 중요한 단계이다. 장치가 제대로 프리즘 결합 또는 잘못 정렬되는 경우에는 빛이 불가능 결과를 측정 할 수있게 도파로를 입력하지 않습니다. 정렬 가장 작은 조정을 얻을 수있다. 산란 된 빛의 변화는 모드 라인에 접근을 표시하거나 인터 디지털의 근접을 표시 할 수 있습니다. 경험은 최고의 교사이다. 이 프로토콜은 하나의 디바이스의 제조를 위해 설계된다. 이러한 확장 성이 제한되기 때문에 작은 변화는 장치에 대한 장치에서 존재한다. 그러나, 저자는 적극적으로이 문제를 해결하는 구동 웨이퍼 제조 공정의 개발을 추구하고있다. 또 다른 limitat이 특성 프로토콜 이온 활성 테스트 프로세스에 의존한다. 빗형 전극은, 도파로 깊이 모드 천이의 변화를 수용하기 위해 큰 대역폭을 가져야한다. 전이 주파수가 결정되면 좁은 대역폭 변환기를 설계 할 수있다. 공정에 대한 우수한 모델이 단계에 대한 필요성을 제거한다. 마지막으로, 시험 프로토콜은 파장 및 디바이스 간의 변경 조정을 필요로 인간 완전 자동 아니다. 장치가 모두 좋은 각도 중첩 주파수 제어를 도시하면 다음은 3D holovideo 표시 한 같은 애플리케이션에서 사용될 수있다. 이 소자는 픽셀 화되어 광 밸브가 MEMs 장치, 벌크 파 음향 광학 변조기와 같은 오늘날의 공통 디스플레이 기술에 큰 개선이있는 제조하기 위해 단 2 패터닝 공정을 필요로한다. 그것은 저자의 희망입니다이 제조에 대한 액세스 권한을 갖는, 측정 및 채널aracterization 프로토콜은 electroholographic 디스플레이 연구의 폭 넓은 참여를 유도 할 것이다.

이러한 픽셀 화 광 밸브뿐만 아니라 MEMS 디바이스 및 벌크 파 음향 광학 변조기와 같은 대부분의 홀로 그래픽 디스플레이 기술은, 그 개발에 광범위 참여를 허용하기에 너무 복잡하다. 픽셀 화 조절, 필터 층과 활성 다시 비행기와 특히 5를 구축하는 패터닝 단계의 수십 필요할 수 있습니다 및 팬 아웃 (6)에 의해 제한 될 수 있습니다. 상기 장치의 복잡성 높은 패터닝 수가 단계 이상, 엄격한 제조 프로토콜은 적절한 디바이스 수율 7을 달성해야한다. 벌크 파 음향 광학 변조기는 기반 프로세스 8,9을 웨이퍼에 자신을 빌려하지 않습니다. 이방성 누설 모드 조절제 그러나 제조 상대적 표준 마이크로 제작 기술을 이용할 10,11 두 개의 패터닝 단계를 필요로한다. 적당한 제조 시설 어떠한 기관 (H)의 개발에 참여하는 이러한 프로세스의 액세스가 가능하게olographic 비디오 디스플레이 기술 (12). 장치의 적절한 기능을주의 깊게 측정되고, 원하는 소자 특성을 얻기 위해 조정되어야 도파로 따라 크게 의존으로 소자 제조의 단순하지만 재미있는 일 수있다. 도파가 너무 깊은 경우, 예를 들어, 장치의 동작 대역폭은 13 좁아 질 것이다. 도파관 너무 얕은 경우, 장치는 적색 조명 작동하지 않을 수있다. 도파가 너무 오랫동안 어닐링하면, 도파로의 깊이 프로파일의 형상이 왜곡되며, 적색, 녹색 및 청색 변환은 주파수 영역 (14)에 인접하게 앉을 수있다. 이 연구에서 저자는이 특성을 수행 할 도구와 기술을 제시한다. 프로톤은 니오브 산 리튬 기판 (15, 16)을 컷 X, 압전체의 표면에 indiffused 도파로 교환의 누설 모드 변조기로 구성된다. 일단도파관은 알루미늄 인터 디지털 트랜스 듀서 인의도 1 참조. 광은 프리즘 커플러 (17)를 이용하여 도파로 안으로 도입된다. 변환기는 y 축을 따라 광 도파로 contralinearly 상호 탄성 표면파 시작. 대량으로 도파관 밖으로 누출 마지막 가장자리에서 기판을 종료 새는 모드로 빛을 안내 이러한 상호 작용의 커플 (18, 19)에 직면 해있다. 이러한 상호 작용은 TM이 새는 모드 편광에 TE 편광 안내 빛의 편광을 회전합니다. 탄성 표면파 패턴 홀로그램이며, 홀로그램 스캐닝 및 이미지를 형성하는 출력 광을 형성 할 수있다. 도파관은 양성자 교환에 의해 생성된다. 먼저, 알루미늄 기판 상에 증착된다. 이어서 알루미늄 도파로 채널이 될 기판의 영역을 노출하는 포토 리소그래피 및 에칭을 패터닝한다. 나머지 알루미늄 하드의 역할마스크. 기판은 노출 된 영역에서의 표면의 인덱스를 변경 벤조산의 융액에 침지된다. 장치가 제거 및 세척 머플로에서 어닐링된다. 도파관의 최종 깊이를 누설 모드 전환의 수를 결정한다. 도파로의 깊이는, 각 색 (4)의 각 안내 투 모드 천이의 주파수를 결정한다. 알루미늄 변환기는 리프트 오프에 의해 형성된다. 도파로가 형성된 후, E-빔은 기판 상에 스핀 레지스트. 인터 디지털 트랜스 듀서는 도파관 장치의 색상을 제어하는​​ 책임이 200 MHz 대역에 응답하도록 설계된 처핑 변환기를 형성하기 위해 전자 빔을 패터닝한다. 손가락 기간 Λƒ = 손가락 기간이며, Λ V, V에 의해 결정되는, ƒ, 무선 주파수 (RF)는이고, 상기 기판의 음속이고. 트랜스 듀서는 효율적인 운영 20 75 옴 일치해야 임피던스를해야합니다. &lt;리키 모드 상호 작용으로 유도 P 클래스 = &quot;jove_content는&quot;&gt; 조명광의 다른 파장에 대해 서로 다른 주파수 및 적색, 녹색 및 청색 광 주파수 영역에서 제어 될 수있는 결과로 발생한다. 탄성 표면파 패턴이 빗형 전극에 전송되는 RF 신호에 의해 생성된다. 입력 신호의 RF 탄성 표면파 패턴의 공간 주파수로 변환. 저주파 신호가 붉은 빛의 각도 스위프 및 진폭을 조절하도록 중간 주파수 그린 광을 제어하고 고주파 청색광을 제어하면서 도파로가 제조 될 수있다. 저자들은 이러한 상호 작용의 세 가지 주파수 영역에서 분리되고 인접되도록 도파로 파라미터 세트를 식별 그래서 3 색은 범용 그래픽 처리 장치의 최대 대역폭 (단일​​ 200 MHz의 신호에 의해 제어 될 수 있다는 GPU를). GPU를 채널의 대역폭을 일치하여새는 모드 변조기의에, 시스템이 완전히 병렬 및 확장 성이 뛰어난된다. 의 GPU 및 누설 모드 변조기 채널의 대역폭이 일치하는 쌍을 추가함으로써, 하나는 임의의 크기의 홀로그램 디스플레이를 구성 할 수있다. 장치를 만든 후, 그것을 신중하게 안내 - 투 - 누설 모드 전환을위한 주파수 색상의 주파수 제어에 적합한 지 확인하는 것을 특징으로한다. 우선, 가이드 모드의 위치는 도파로 적절한 깊이와 가이드 모드 중 정확한 번호가 있는지 확인 상업적 프리즘 커플러에 의해 결정된다. 장치가 장착되고 패키지 된 후,이어서, 이들은 스캔 출력 광의 입력 주파수 매핑 정의 프리즘 커플러에 배치된다. 결과 데이터는 주파수 응답 및 입력 장치가 테스트 될 때까지 적색, 녹색 및 청색 광에 대한 각 출력 응답을 준다. 장치가 올바르게 조립되어있는 경우, 디바이스 입력 응답이 분리 될주파수 및 출력 응답은 각도 중첩 될 것이다. 이것이 확인되면, 상기 장치는 홀로 그래픽 비디오 디스플레이에 사용하기위한 준비가되어있다. 기기가 포장되기 전에 첫 번째 측정이 일어난다. 도파관 깊이 상업적 프리즘 커플러에 의해 결정된다. 이것은 단지 하나의 조명 파장이 달성 될 수있다 (일반적으로 632 nm의 적색)하지만 저자는 적색, 녹색 및 청색 광에 대한 모드 정보를 수집 할 수 있도록 상업 프리즘 커플러를 수정했다. 패키징 한 후, 장치는 RF 입력의 함수로서 편향된 출력 광 기록 맞춤 프리즘 커플러의 두 번째 측정을 거친다. 이러한 측정의 상세한 설명은 다음과 같다. 제조 단계도 제공됩니다.

<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.

프로토콜의 원리의 결과는 상기도 2에서, 단일 주파수에 나타낸 상업적 프리즘 커플러로부터 유도 모드로 측정하며, 상기 커스터마이즈 프리즘 커플러로부터 수집 된 원시 입력 / 출력 데이터는도 8에 도시 다색 곡선은도 9에 도시. 다음 단락에서 우리는 이러한 출력의 각에 의해 생성 된 실행 가능한 정보에 대해 설명합니다. 상업적 프리즘 커플러로부터 수집 도파 모드 정보 도파로의 깊이를 설정하기 위해 주로 사용되지만, 모드의 수와 간격은 누설 모드 동작에 관련된 다른 유용한 정보를 포함한다. 설계로 새는 모드 장치가 작동하려면, 그것은 모든 색상 가이드 - 투 - 누설 모드 전환을해야하며, 각 Illumina 사에 대해 적어도 두 개의 가이드 모드가 존재하는 경우 실험은 사실이 보여 주었다기 파장. 이는 세 표시 색의 적은 가이드 모드가 빨간색으로 특히 적합하다. 양성자 교환 2 단계 증가 또는 두 개의 빨간 모드가 있는지 확인하기 위해 감소되어야한다. 일반적으로, 빨간색으로 두 가지 모드를 갖는 녹색 및 청색 적어도 두 가지 모드도 있다는 것을 나타냅니다. 색의 주파수 분할 다중화에 최적화 된 장치는 빨간색의 두 가지 모드, 녹색의 세 가지 모드와 블루의 네 가지 모드를 보여 주었다. 어닐링 시간이 너무 길면 적은 모드, 녹색 및 청색에 대해 표시된다. 모드 중 최적의 수보다 적은 녹색 및 청색 빛 나타날 경우 다음 3 단계의 어닐링 시간을 연장해야 할 수도 있습니다. 긴 어닐링 그러나 또한 유도 모드의 유효 인덱스를 감소시킬 것이다. 도 8에 도시 된 바와 같이 정의 프리즘 커플러의 그대로 출력 같은 RF 대역폭 중요한 디바이스 파라미터, 각 스위프의 번호 하나 좋은 성적 감각을 준다스캔 선형성, 스폿 사이즈, 서 파도 기간과 대략적인 회절 효율. Y 축에 대한 데이터의 투영 우리는 중심 주파수 및 동작의 대략적인 대역폭을 판독 할 수있는 장치의 주파수 응답을 제공한다. X 축에 대한 데이터의 투영 회절 광 출력의 범위를 제공한다. 이 축에 투영 장치의 각 스윕 좋은 지표가되도록이 위치 정보 출력 장치의 각 스위프에 거의 비례한다. 그래프의 XY 평면상의 데이터의 기울기는 우리에게 주사의 선형성의 감각과 입력 주파수와 스캔 속도를 제공한다. X 축이 충분히 높은 해상도로 샘플링되는 경우, X 축 방향의 단면의 빔 프로파일을 줄 것이다. Y 축이 충분히 높은 해상도로 샘플링되는 경우, 음향 정상파 패턴 apparent- 될 수 표면들이 눈에 띄는 경우,에 음향 흡수를 추가하는 것이 유익 할 수있다장치도 검사, 부드러운을 생성한다. 절대 회절 효율을 측정하지만, 다른 하나의 장치에 비교할 때 신호 대 잡음비가 상대적 회절 효율 좋은 지표로서 기능하지 않는다. 이 원시 데이터는 상당량의 정보를 제공하지만, 단지 하나의 조명 파장에 적합하다. 장치 색의 주파수 제어 할 수 있는지를 결정하기 위해 원시 데이터는도 9의 것과 같은 그래프를 형성하는 세 개의 파장을 갖는 여러 실험을 위해 처리된다. X 및 Y 축의 돌출부 우선 대한 TE1 가이드 모드에 대해 수집 세 가지 색상. 그리고 이러한 계획들이 각도에 중첩되는 주파수는 여러 가지 빛깔의 주파수와 그림과 같은 각 응답을 형성하기 위해 각각 축. 각 색상에 대한 응답이 각도 주파수 인접 중복이면, 상기 장치는 색의 주파수 제어에 적합하다. <p<html> 유지-together.within 페이지를 = &quot;1&quot;&gt;뿐만 아니라 효과적으로 새로운 사항을 충족하기 위해 그 기능을 수정 한 두 컬러의 주파수 제어 할 수있는 장치를 재현 할 수있는이 작품에 설명 된 특성화 단계를 사용하여 : FO 클래스 = &quot;jove_content&quot; 잡음 비율 또는 높은 선형성을 최대화 회절 효율, 높은 신호로서 최적화 기준. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig1.jpg" /> 그림 1 :. 새는 모드 변조기는 왼쪽에서 알 수있는 바와 같이, 빛이 순간적으로 커플 기판의 표면에 indiffused 도파관에 빛을 루틸 프리즘을 통해 장치에 들어갑니다. 도파 광이 도파로로부터의 광을 outcouple 및 편광 회전 탄성 표면파를 발생하는 장치의 먼 단부를 향해 전파있다. 이 상호 작용에 대한 모멘텀도는 오른쪽에 기재되어 있습니다.<html> ge.jpg &quot;대상 =&quot;_ 빈 &quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig2.jpg" /> 그림 2. 레이저 도파관으로부터 데이터를 샘플링 광은 프리즘에 연결된다. 그러므로 장치 및 전력 센서 상에 표면을 반영한다. 가이드 모드가 존재하는 경우 대신에 반사 장치의 빛이 기판을 통해 상기 장치의 단부에서 유도된다. 따라서,이 힘 센서로부터 멀리 안내 날카로운 &quot;딥&quot;플롯에서 발생된다. 이 도표에서 확인 된 두 가지 모드가 있습니다. 왼쪽에서 오른쪽으로 점차 증가하는 전력 읽기 프리즘 경계에 공기에서 점차 증가 전송 효율에 의해 설명 될 수있다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 1 &quot;&gt; :&quot;유지 - together.within 페이지 = FO &quot;십t <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig3.jpg" /> 그림 3 :. 샘플 LOR 개발을 처리 LOR 같은 장치의 동일한 영역의 이미지 개발되고있다. 맨 왼쪽의 그림은 초기 25 초 개발 시간 후 현미경으로 촬영했다. 다음 그림은 반복 과정을 통해 변화의 샘플링입니다. 마지막 사진은 깨끗한 가장자리와 하부 기판의 노출을 보여 LOR 개발 후 장치의 미세한 기능의 근접 촬영입니다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig4.jpg" /> 그림 4 : 브레이크 아웃 보드에 장착 된 프리즘 결합 소자. 된 올바른 결합 완료 장치는 장착 브리카우 보드입니다. 적절한 각도에서,이 그림과 같이, 젖은 자리 색깔의 무지개를 반영한다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig5.jpg" /> 그림 5 : 특성화 장치 회로도 특성화 장치의 기본도.. 레이저는 프리즘을 통해 장치에 결합되기 이전에 광학 요소의 시리즈를 통해 전송된다. 일단 빗형 제조 도파로 SAW 전파하는 모드와 RF 신호 안에있는 출구 주파수 제어 각도 장치를 누설 모드로 광을 노크. 신호 발생기를 실행하는 동안 선형 액추에이터 밖으로 제어 성을 설명 다변량 그래프를 생성 주파수 범위까지의 위치의 범위를 통해 파워 미터를 구동장치의 시작했습니다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 6" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig6.jpg" /> 도 6 :. 적절한 빛 결합 식별 기술 적절한 결합 왼쪽에 나타내는 바와 같이, 도파관의 산란에 의한 빛의 특성을 연속으로 존재 하나에 의해 식별 될 수 있고, 또는 말 아웃 특성 모드 줄로 장치, 오른쪽에 표시로. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 7" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig7.jpg" /> 그림 7 :. LabVIEW를 테스트 소프트웨어에 대한 사용자 인터페이스 사용자 간<html> 모든 사용자 정의 변수를 포함한 얼굴. 각 자동화 된 테스트가 제대로 실행하는 분석 프로그램의 순서를 실행하기 전에 노란색 박스 항목을 업데이트해야합니다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 8" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig8.jpg" /> 도 8. 위치 그래프 VS 샘플 주파수 RF 입력 전력 미터 위치 선형 스캔하는 동안 실험 소프트웨어 빌드 및 디스플레이 수집 된 데이터의이 대화 형 3 차원 그래프. 현재보기가 빠른 참조를 위해 저장이 완료되면. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig8large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> /53889fig9.jpg &quot;/&gt; 그림 9 :. 모드 비교 데이터 세 가지 파장의 주파수 응답 왼쪽에 표시되는 샘플. 상기 장치는 각각의 파장에 대한 개별 제어와 200 MHz의 대역폭을 가진다. 오른쪽에있는 각 장치에 대한 출력 각도 반응이다. 5-7 ° 좋은 각도 중복이 있습니다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig9large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> 파장 </td><td> 방법 </td><td> 각도 </td></tr><tr><td> 638 nm의 </td><td> TE0 </td><td> 23 ° </td></tr><tr><td></td><td> TE1 </td><td> 28 ° </td></tr><tr><td> 532 nm의 </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 nm의 </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> 표 1 :.이 책에 기술 된 장치에 대한 원하는 TE1 모드 가진에 대한 모드 여진 매개 변수 각도와 파장 매개 변수를 설정합니다.

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Characterization of Anisotropic Leaky Mode Modulators for Holovideo

Holovideo에 대한 이방성 새는 모드 변조기의 특성

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 ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

7.9K 조회수.  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.

갤러리 모드 고분자 마이크로 광 전기장 센서 글린의 개발

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

연구

공학

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.

마이크로 웨이브 포토닉스 시스템 속삭이는 - 갤러리 모드 공진기를 기반으로

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.

빛의 통과 앤더슨 현지화 무질서 폴리머 광섬유의 제조 및 특성

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.

원자 물리학에 대한 외부 공동 다이오드 레이저의 구조 및 특성

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.

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.

빠른 III-V 족 이종 특성에 대한 전자 채널링 대비 이미징

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.

출력 편광 측정을 통해 비선형 편광 회전 광섬유 레이저의 모드 잠금의 자동화

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).

Microspherical 위스퍼 링 갤러리 모드 공진기에 자극 스톡스와 Antistokes 라만 산란

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.

에 대한 소설 방법<em&gt; 현장에서</em&gt; 나노 크기 시편의 전자 기계적 특성 분석

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.

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 ...