Merjenje temperature s holesteričnimi tekoče-kristalnimi 3D laserji na daljavoPirnat, Gregor (Avtor) Muševič, Igor (Mentor) Humar, Matjaž (Komentor) tekoči kristalitekoče-kristalne kapljicefotonikalaserjifotonski kristalidaljinsko zaznavanje temperaturesenzorjiV delu obravnavamo fizikalne lastnosti holesteričnih tekočih kristalov in njihovo uporabo v kapljični geometriji za realizacijo 3D mikrolaserjev. Holesterični tekoči kristali so fotonski material, v katerih obstaja prepovedan pas fotonov v disperzijski enačbi. Tako je za določene valovne dolžine propagacija prepovedana; hkrati pa se na robovih prepovedanega fotonskega pasu poveča fotonska gostota stanj, zaradi česar je v takih resonatorjih možno lasersko delovanje pri nizkih pragih. Pri črpanju z ekscitacijskim pulznim laserjem povzročimo obrnjeno zasedenost aktivnega medija, emisija katerega se optično ojača zaradi optičnih lastnosti holesteričnega tekočega kristala. Resonatorji holesteričnih tekočih kristalov so občutljivi na zunanje motnje zaradi katerih se valovna dolžina laserske črte spremeni. Valovna dolžina laserske emisije se spremeni zvezno v območju fluorescence aktivnega medija kot odziv na spreminjanje strukture resonatorja. To omogoča njihovo uporabo za zaznavanje fizikalnih in kemijskih količin v opazovanem sistemu. Z eksperimentom smo realizirali merjenje temperature z opazovanjem premika laserske črte, pri čemer smo mikrolaserje vzbujali in merili odziv na daljavo. Ta metoda omogoča merjenje temperature v majhnem volumnu, ki ni vezan le na površino opazovanega sistema, na razdaljah več deset metrov, v realnem času in z natančnostjo pod stopinjo celzija v nekaj sekundah. V prvem delu predstavimo osnovne pojme in enačbe s področja fizike laserjev in fizike tekočih kristalov. Pri obravnavanju svetlobnih interakcij s tekočimi kristali se poglobimo v mehanizem ojačanja svetlobe v holesteričnih tekočih kristalih ter zajemanje svetlobnega signala z eksperimentalno napravo. Zaradi geometrije kapljic opazimo več načinov laserskega delovanja. Te načine opišem in analiziram njihove spektre, ter proučim kako jih lahko izkoristimo v različnih sistemih. V osrednjem delu opišem optične sisteme, ki sem jih uporabil pri eksperimentalnih meritvah in izdelavo holesteričnih tekoče-kristalnih kapljic. Pokažem rezultate in analiziram eksperimentalne meritve ter ovrednotim možnost uporabe izdelanega optičnega sistema v kombinaciji s 3D mikrolaserskimi senzorji v industriji, medicini in raziskovanju.20182018-09-21 07:46:03Magistrsko delo/naloga103678sl