Os autores agradecem o apoio financeiro do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea contrato FA8650-14-C-6571 e de DAQRI LLC.

<ol>
	<li>Smalley, D., Smithwick, Q., Bove, V., Barabas, J., Jolly, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anisotropic+leaky-mode+modulator+for+holographic+video+displays.">Anisotropic leaky-mode modulator for holographic video displays.</a> Nature. 498 (7454), 313-317 (2013).</li><li>Smalley, D., Smithwick, Q., Bove, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Holographic+video+display+based+on+guided-wave+acousto-optic+devices.">Holographic video display based on guided-wave acousto-optic devices.</a> Proc. 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SPIE. 1932, 298-311 (1993).</li><li>Li, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Circuit Design. , (2012).</li><li>Lawrence, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mechanics+of+spin+coating+of+polymer+films.">The mechanics of spin coating of polymer films.</a> Phys. Fluids. 31 (10), 2786-2795 (1988).</li><li>Fontana, R., Katine, J., Rooks, M., Viswanathan, R., Lille, J., MacDonald, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=E-beam+writing:+a+next-generation+lithography+approach+for+thin-film+head+critical+features.">E-beam writing: a next-generation lithography approach for thin-film head critical features.</a> IEEE Trans. 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Os autores não têm nada a revelar.

O projeto de cada dispositivo tem dois passos críticos, intercâmbio e desenvolvimento da LOR próton. Dos dois, o tempo de troca de protões determina a profundidade do guia de ondas, que por sua vez determina o número de transições guiado para gotejantes modo, a largura de banda de frequências controlável, e cada parâmetro chave de concepção para cada cor da luz. Dois modos guiados em vermelho é desejada. Se mais existe, então a largura de banda é sacrificado. Se menos existe, então não guiada a transição de modo gotejante é garantida. Siga a nota no passo 2.2.1 para corrigir tempos de troca de prótons para alcançar o resultado desejado. desenvolvimento adequado LOR é necessária para a descolagem adequada e, assim, função adequada dos transdutores interdigitais. É um passo melhor dominado pela experiência. A solução não diluída de desenvolvedor irá soprar os dedos dos transdutores em 7 segundos, enquanto uma solução de 50% vai fazer o mesmo em cerca de 35 segundos. O tempo exato varia de dispositivo para dispositivo que cria a necessidadepara desenvolver o dispositivo para 25 seg numa solução a 50% seguido por exposições repetidas rápidas de soluções mais diluídas. Se ocorre ruptura tempo de desenvolvimento ou diminuição da concentração da solução para alcançar os resultados desejados. No processo de caracterização de acoplamento de prisma e alinhamento são os passos críticos. Se o dispositivo for mal prisma acoplado ou mal alinhados nenhuma luz vai entrar no guia de ondas tornando impossível medir os resultados. O alinhamento é melhor alcançado com pequenos ajustes. As variações na luz dispersa pode indicar a sua aproximação a um modo de linha ou de mostrar a proximidade do transdutor interdigital. Experiência é o melhor professor. Este protocolo é concebido para o fabrico de um único dispositivo. Como tal escalabilidade é limitada e pequenas variações estarão presentes de dispositivo para dispositivo. No entanto, os autores estão buscando ativamente o desenvolvimento de um processo de fabricação impulsionado wafer que irá superar este desafio. outra limitation deste protocolo caracterização é a dependência de um processo de teste ativo. Os transdutores interdigitais deve ter uma largura de banda larga para acomodar as alterações na profundidade de guia de onda e do modo de transições. Uma vez que as frequências de transição são determinados um transdutor de banda mais estreita pode ser projetado. Um bom modelo para o processo iria eliminar a necessidade para este passo. Finalmente, o protocolo de teste não é completamente automático, exigindo ajustes humanos entre mudanças no comprimento de onda e dispositivos. Depois que o dispositivo mostra tanto um bom controle se sobrepõem e frequência angular, então é capaz de ser usado em aplicações como o 3D holovideo visor 1. Estes dispositivos exigem apenas 2 passos de padrões para fabricar o que é uma grande melhoria sobre as tecnologias de visualização comum de hoje, tais como válvulas pixelated leves, dispositivos de MEMS e de onda em massa moduladores óptico-acústico. É a esperança dos autores que ter acesso a essa produção, medição e chprotocolo aracterization irá incentivar a participação mais ampla na pesquisa de exibição electroholographic.

A maioria das tecnologias de displays holográficos, tais como válvulas de luz pixelated, bem como dispositivos MEMS e de onda em massa moduladores óptico-acústico, são demasiado complexos para permitir uma ampla participação em seu desenvolvimento. Moduladores pixelated, especialmente aqueles com camadas de filtro e aviões de volta ativos pode exigir dezenas de etapas de padronização para construir 5 e pode ser limitado pela fan-out 6. Quanto maior o número de passos de modelação quanto maior a complexidade do dispositivo, e quanto mais apertado o protocolo de fabricação deve ser a obtenção de um rendimento razoável do dispositivo 7. -Ondas massa moduladores óptico-acústico não se prestam a wafer processos baseados 8,9. Anisotrópicos moduladores modo gotejante, no entanto, exigem apenas duas etapas de padronização para fabricar e utilizar técnicas de microfabricação relativamente padrão 10,11. O acesso a estes processos tornam possível para qualquer instituição com instalações de fabrico de modestos para participar no desenvolvimento da htecnologia de exibição de vídeo olographic 12. A simplicidade de fabricação do dispositivo pode ser enganadora, no entanto, como o bom funcionamento dos dispositivos é fortemente dependente de guias de ondas, que tem de ser cuidadosamente medido e ajustado para atingir as características desejadas do dispositivo. Por exemplo, se a guia de onda é muito profundo, largura de banda operacional do dispositivo será estreitada 13. Se a guia de onda é muito raso, o dispositivo pode não funcionar para iluminação vermelha. Se o guia de ondas é recozido muito tempo, a forma do perfil de profundidade da guia de ondas será distorcida, e as transições de vermelho, verde e azul não pode sentar-se adjacente no domínio da frequência 14. Neste trabalho os autores apresentam as ferramentas e técnicas para realizar esta caracterização. O modo modulador permeável é constituído por um guia de ondas de protões trocadas indiffused na superfície de um piezoeléctrico, x-cortado niobato de lítio substrato 15,16. Numa extremidadedo guia de ondas é um transdutor interdigital de alumínio, ver Figura 1. A luz é introduzida no guia de ondas usando um acoplador prisma 17. O transdutor seguida lança ondas acústicas que interagem com contralinearly luz no guia de ondas ao longo do eixo y da superfície. Esta interacção casais guiadas luz num modo gotejante que escapa para fora da guia de ondas para a granel e finalmente sai do substrato a partir da aresta da face 18,19. Essa interação também gira a polarização da luz TE guiada polarizada TM luz polarizada modo gotejante. O padrão de onda acústica de superfície é o holograma, e é capaz de digitalizar e formação da luz de saída, para formar uma imagem holográfica. O guia de ondas é criado por permuta de protões. Em primeiro lugar, o alumínio é depositado sobre o substrato. Em seguida, o alumínio é modelado foto-litografia e gravado para expor regiões do substrato para se tornar canais de guia de onda. O restante de alumínio actua como um discomáscara. O substrato é imerso numa massa fundida de ácido benzóico, que faz variar o índice de superfície nas regiões expostas. O dispositivo é removido, limpo e recozidas num forno de mufla. A profundidade final de guia de ondas determina o número de transições de modo gotejantes. A profundidade de guia de onda também determina a frequência de cada transições guiadas-se o modo para cada cor 4. Os transdutores de alumínio são formadas por descolagem. Depois de guias de ondas são formados, um E-feixe resistir é girada sobre o substrato. Um transdutor interdigital está modelado com um feixe de electrões para formar um transdutor piava concebido para responder à banda de 200 MHz responsável por controlar a cor em dispositivos de guia de onda. O período de dedo é determinado pela Λƒ = V, em que, Λ, é o período de dedo, V, é a velocidade do som no substrato e, ƒ, é a frequência de rádio (RF). O transdutor terá uma impedância que devem ser iguais para 75 ohms para um funcionamento eficaz 20. &lt;p class = &quot;jove_content&quot;&gt; O guiada à interação modo gotejante ocorre em freqüências diferentes para diferentes comprimentos de onda da luz de iluminação e, como resultado da luz vermelha, verde e azul pode ser controlada no domínio da frequência. O padrão de onda acústica de superfície é gerado por um sinal de RF enviada para o transdutor interdigital. A RF do sinal de entrada traduzir para frequências espaciais sobre o padrão de onda acústica de superfície. O guia de ondas pode ser fabricado de modo a que os sinais de baixa frequência controlar a varredura angular e amplitude da luz vermelha, enquanto frequências médias controlar a luz verde e altas frequências controlar a luz azul. Os autores identificaram um conjunto de parâmetros de guia de onda que permitem que todos os três destas interacções de ser separado e adjacente no domínio da frequência, para que todas as três cores pode ser controlada com um único sinal de 200 MHz, o que é a largura de banda máxima de unidades de matérias-primas de processamento gráfico ( GPUs). Ao combinar a largura de banda de um canal de GPUpara o de um modulador de modo permeável, o sistema torna-se totalmente paralela e escalável. Ao adicionar largura de banda pares combinados de GPUs e os canais de modo modulador com vazamentos, pode-se construir telas holográficas de tamanho arbitrário. Depois que o dispositivo é criado, ele é cuidadosamente caracterizado para verificar se as frequências para transição de modo guiado-to-gotejante são apropriadas para o controle de cor frequência. Em primeiro lugar, a localização dos modos guiados são determinados por um acoplador de prisma comercial para confirmar que a guia de onda tem a profundidade apropriada e o número correcto de modos guiados. Em seguida, depois de os dispositivos são montados e empacotados, que são colocados em um acoplador de prisma personalizado que mapeia as frequências de entrada da luz de saída digitalizado. Os dados resultantes dá a resposta entrada de frequência e a resposta de saída angular para a luz vermelha, verde e azul para o dispositivo a ser testado. Se o dispositivo tiver sido correctamente fabricados, o dispositivo de entrada de resposta será separado emfrequência e a resposta de saída será sobreposição no ângulo. Quando isto for confirmado, o dispositivo está pronto para uso num monitor de vídeo holográfico. As primeiras medições ter lugar antes do dispositivo foi embalado. A profundidade de guia de onda é determinado por um acoplador de prisma comercial. Isso pode ser feito com apenas um comprimento de onda de iluminação (tipicamente 632 nm vermelho) mas os autores alteraram o seu acoplador de prisma comercial para permitir que ele para reunir informações modo de luz vermelha, verde e azul. Após o acondicionamento, o dispositivo é submetido a uma segunda medição de um acoplador de prisma personalizada que regista luz deflectida de saída como uma função de entrada de RF. Uma descrição detalhada destas medições segue. etapas de fabricação são também dadas.

<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.

Os principais resultados do protocolo acima são a medição modo guiado a partir do acoplador prisma comercial mostrado na Figura 2, a única frequência, os dados de entrada em bruto / reunidas de o acoplador de prisma personalizado mostrado na Figura 8, e as curvas multicolor mostrado na Figura 9. nos parágrafos seguintes, vamos discutir a informação acionável produzido por cada uma dessas saídas. A informação do modo guiado adquirida a partir do acoplador prisma comercial é utilizada, principalmente, para estabelecer a profundidade da guia de onda, mas o número de modos e o seu espaçamento conter outras informações úteis relevantes para o funcionamento em modo gotejante. Para o dispositivo de modo que vaza para trabalhar como projetado, ele deve ter uma transição de modo guiado-to-furado para cada cor, e experimentação mostrou que isso é verdade quando existe pelo menos dois modos guiados para cada illuminacomprimento de onda ção. Isto é particularmente relevante para o vermelho, pois tem o menor número de modos guiados das três cores de exibição. A etapa de troca de prótons 2 deve ser aumentada ou diminuída para certificar-se há dois modos vermelhas. Em geral, tendo dois modos no vermelho indica que também existem, pelo menos, dois modos de verde e azul. Dispositivos otimizados para multiplexação por divisão de frequência de cor mostraram dois modos em vermelho, três modos em verde e quatro modos em azul. modos menos pode aparecer em verde e azul se o tempo de recozimento é muito longo. Se menos do que o número ideal de modos apareça a luz verde e azul, então o tempo de recozimento no passo 3 poderá ter de ser alargada. emparelha longos, no entanto, também vai reduzir o índice eficaz dos modos guiados. A saída do acoplador em bruto de costume prisma como mostrado na Figura 8 apresenta um bom sentido qualitativo para um número de parâmetros importantes do dispositivo, tais como a largura de banda de RF, varrimento angular,linearidade digitalização, tamanho do ponto, período da onda de pé e eficiência de difração aproximada. A projeção dos dados sobre o eixo Y dá a resposta do dispositivo a partir do qual podemos ler a frequência central e a largura de banda aproximada de operação da frequência. A projecção dos dados sobre o eixo X dá amplitude da saída de luz difractada. Esta informação da posição é quase proporcional à varrimento angular da saída do dispositivo de modo que a projecção sobre este eixo é um bom indicador do varrimento angular do dispositivo. A inclinação dos dados sobre o plano XY do gráfico nos dá uma sensação da linearidade da verificação, bem como a taxa de verificação com freqüência de entrada. Se o eixo X é amostrado com suficientemente elevada resolução, seguida de uma secção transversal ao longo do eixo X, vai dar o perfil do feixe. Se o eixo dos Y é amostrado com suficientemente elevada resolução, seguida de superfície padrões de ondas acústicas permanente pode tornar-se aparente- se eles são proeminentes, pode ser benéfico adicionar um absorvedor acústico para odispositivo para produzir uma suave, mesmo digitalizar. a eficiência de difracção absoluta não é medido, mas quando se compara um dispositivo para outro, a relação sinal-ruído serve como um bom indicador da eficiência de difracção relativa. Estes dados em bruto fornece uma quantidade significativa de informação, mas é relevante para apenas um comprimento de onda de iluminação. Para determinar se o dispositivo é capaz de controle de cor frequência, os dados em bruto é processada de várias experiências com todos os três comprimentos de onda para formar gráficos, como o mostrado na Figura 9. As projecções eixo X e Y são primeiramente recolhidos para o TE1 modos guiados para todos três cores. Em seguida, essas projeções são sobrepostos no ângulo e frequência eixos respectivamente para formar uma frequência multicolor e resposta angular como o mostrado. Se a resposta para cada cor é adjacente na frequência e no ângulo de sobreposição, em seguida, o dispositivo é adequado para o controlo de frequência de cor. <p<html> class = &quot;jove_content&quot; fo: manter-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; Usando as etapas de caracterização descritos neste trabalho, pode-se reproduzem dispositivos capazes de controle da cor de frequência, bem como efetivamente modificar a sua função para atender nova critérios de otimização, como a eficiência de difração maximizada, alta relação sinal-ruído ou alta linearidade. <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig1.jpg" /> Figura 1:. Modo Furado Modulador Como pode ser visto no lado esquerdo, a luz entra no dispositivo através de um prisma que rutilo evanescently casais luz em um guia de ondas indiffused na superfície do substrato. Como a luz guiada propaga em direção à extremidade do dispositivo encontra ondas acústicas superficiais que outcouple a luz da guia de onda e girar sua polarização. O diagrama impulso para essa interação é dada à direita.<html> ge.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig2.jpg" /> Figura 2:. Exemplo de dados Guia de onda de luz proveniente do laser é acoplado no prisma. É, em seguida, reflecte para fora da superfície do dispositivo e para um sensor de energia. Quando um modo guiado está presente, em vez de reflectir para fora do dispositivo a luz é guiada através do substrato e para fora da extremidade do dispositivo. Assim, ele é guiado para longe do sensor de potência e um &quot;mergulho&quot; afiada ocorre na trama. Existem dois modos identificados neste enredo. A leitura de energia aumentando gradualmente da esquerda para a direita pode ser explicado pelo aumento gradual da eficiência de transmissão no ar para fronteira prisma. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> tenda &quot;fo: manter-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig3.jpg" /> Figura 3:. Processo de Desenvolvimento de LOR Amostra imagens da mesma área de um dispositivo como o LOR é desenvolvido. A imagem no canto esquerdo foi tomada sob um microscópio após o tempo de desenvolvimento inicial de 25 seg. As imagens que se seguem são uma amostra das alterações através do processo iterativo. A imagem final é um close-up das características mais finas no dispositivo após o desenvolvimento LOR para mostrar as bordas limpas e a exposição do substrato subjacente. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig3large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig4.jpg" /> Figura 4: A Coupled Device Prism montada a um Conselho Breakout. Um correctamente acoplado, o dispositivo de completada montada a sua Breaplaca kout. No ângulo apropriado, como nesta foto, a mancha molhada reflete um arco-íris da cor. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig4large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig5.jpg" /> Figura 5: Caracterização Aparelho Diagrama esquemático básico do aparelho caracterização.. O laser é enviado através de uma série de elementos ópticos, antes de ser acoplada para dentro do dispositivo através de um prisma. Uma vez dentro do modo de guia de ondas nas ondas SAW produzidos pelos transdutores interdigitais e um sinal de RF bater a luz em modos gotejantes qual a saída do dispositivo com um ângulo controláveis ​​frequência. Um atuador linear impulsiona o medidor de energia através de uma série de posições enquanto o gerador de sinal é executado através de uma gama de frequências criando gráficos multivariados que descrevem a controlabilidade e foracolocado do dispositivo. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig5large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig6.jpg" /> Figura 6:. Técnicas de identificação de acoplamento da luz adequada de acoplamento adequados podem ser identificados quer pela presença da sequência característica da luz causada pela dispersão na guia de onda, como se mostra no lado esquerdo, ou pelas linhas de modo característico para fora da extremidade do dispositivo, como mostrado à direita. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig6large.jpg" target="_blank">por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig7.jpg" /> Figura 7:. User Interface para LabVIEW Software Testing A inter usuário<html> face, incluindo todas as variáveis ​​definidas pelo usuário. Itens encaixotados em amarelo deve ser atualizado antes de cada teste automatizado é executado para que o programa analítico para executar corretamente. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig7large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 8" src="/files/ftp_upload/53889/53889fig8.jpg" /> Figura 8:. Amostra de frequência vs Posição Graph Enquanto a entrada RF e localização medidor de energia são digitalizados de forma linear, o software experimento constrói e exibe este gráfico interativo em 3D dos dados recolhidos. Após a conclusão a visão atual é guardado para referência rápida. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig8large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> /53889fig9.jpg &quot;/&gt; Figura 9: Exemplo de modo de dados Comparação A resposta de freqüência dos três comprimentos de onda é mostrada à esquerda.. O dispositivo tem uma largura de banda de 200 MHz com controlo individual para cada comprimento de onda. À direita está a resposta ângulo de saída para cada dispositivo. Há uma boa sobreposição angular para 5-7 °. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53889/53889fig9large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> Comprimento de onda </td><td> Modo </td><td> Ângulo </td></tr><tr><td> 638 nm </td><td> TE0 </td><td> 23 ° </td></tr><tr><td></td><td> TE1 </td><td> 28 ° </td></tr><tr><td> 532 nm </td><td> TE0 </td><td> 26 ° </td></tr><tr><td></td><td> TE1 </td><td> 31 ° </td></tr><tr><td></td><td> TE2 </td><td> 32 ° </td> &lt;/ Tr&gt; <tr><td> 445 nm </td><td> TE0 </td><td> 31 ° </td></tr><tr><td></td><td> TE1 </td><td> 36 ° </td></tr><tr><td></td><td> TE2 </td><td> 38 ° </td></tr><tr><td></td><td> TE3 </td><td> 39 ° </td></tr></tbody></table> Tabela 1:. Modo de excitação parâmetros de ângulo e comprimento de onda desejados parâmetros para excitações o modo TE1 para os dispositivos discutidos neste documento.

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Characterization of Anisotropic Leaky Mode Modulators for Holovideo

Caracterização de anisotrópicos Leaky Modo moduladores para Holovideo

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

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

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

7.9K visualizações.  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.

Desenvolvimento de Whispering Gallery Modo poliméricos Micro-ópticos sensores do campo eléctrico

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

Engenharia

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.

Microwave Systems Fotônica Baseado Ressonadores-gallery de modo Whispering

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.

Fabricação e caracterização de polímeros desordenados fibras ópticas para Transverse Anderson localização da Luz

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.

Construção e Caracterização de externas Cavity lasers de diodo para Física Atômica

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.

Expansão mecânica da tubulação de aço como uma solução para Leaky de poços

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

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

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

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

Electron Canalização Contraste de imagem para Rápido III-V heteroepitaxiais Caracterização

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.

Automação de Modo de bloqueio em uma rotação do laser da fibra não-linear de polarização através de medidas de polarização de saída

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).

Estimulada Stokes e Antistokes Raman Scattering em microparticulas Whispering Gallery Modo Resonators

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

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

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

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

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

Um novo método para<em&gt; In Situ</em&gt; Caracterização eletromecânica de amostras de nanoescala

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.

Fadiga ultra-sônico de teste no modo de tensão-compressão

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 ...