Emisija laserske svetlobe iz smektičnih in milnih mehurčkovPotočnik, Zala (Avtor) Humar, Matjaž (Mentor) milni mehurčeksmektični tekoči kristalwhispering gallery modelaseroptična votlinamikroresonatorjisenzor električnega poljasenzor tlakaMilni mehurčki so na prvi pogled preprosti objekti, vendar imajo mnogo zanimivih lastnosti, ki pritegnejo pozornost tako širše kot tudi strokovne javnosti. Preučevali so jih že iz različnih vidikov, med drugim njihove interferenčne barve in tvorjenje minimalnih površin, še nikoli pa niso bili uporabljeni kot optični resonatorji. V okviru tega dela smo pokazali, da milni mehurčki in mehurčki iz smektičnih tekočih kristalov, z dodanimi fluorescenčnimi barvili, oddajajo lasersko svetlobo, če jih vzbujamo z zunanjim laserjem. Laserji narejeni iz mehurčkov delujejo na principu ojačanja optičnih resonanc, ki jim pravimo whispering gallery modes (WGM). Nastanejo, ko je svetloba ujeta v resonatorju krogelne oblike zaradi večkratnega totalnega odboja na meji med resonatorjem in okoliškim zrakom ter zato kroži blizu površine resonatorja. Predvsem so zanimivi smektični mehurčki, ki imajo izredno tanko steno, ki je lahko popolnoma enakomerne debeline, tipično ⠼100nm. Posledično podpirajo le en optični način razširjanja svetlobe, zaradi česar je spekter laserske svetlobe zelo lep. Sestavljen je iz več sto enakomerno razmaknjenih vrhov, ki spominjajo na frekvenčni glavnik. Na podlagi spektra oddane laserske svetlobe in njegovega spreminjanja v času smo lahko izmerili tudi le 10nm velike spremembe velikosti milimetrskega mehurčka. To nam omogoča uporabo smektičnih mehurčkov kot zelo občutljivih senzorjev električnega polja in tlaka. Smektične mehurčke smo preizkusili kot senzorje električnega polja in dobili izjemno občutljivost z najmanjšim merljivim električnim poljem 0.35V/mm. Z mehurčki je mogoče meriti spremembe zunanjega tlaka do 100 bar z natančnostjo 1.5Pa, kar ustreza izjemno visokemu dinamičnemu razponu 10^7. Ker so mehurčki pritrjeni na konec kapilare, je mogoče z dodatnim fiksnim volumnom zraka v kapilari poljubno povečati natančnost meritve tlaka in hkrati ohraniti visoko vrednost dinamičnega razpona. Milni in smektični mehurčki, ki oddajajo lasersko svetlobo, so edinstven tip mikroresonatorjev. So eni najboljših mikrosenzorjev električnega polja in tlaka razvitih do zdaj, v prihodnosti pa bi jih lahko uporabili tudi za preučevanje tankih filmov in optomehaniko resonančnih votlin.20232023-09-07 08:15:09Magistrsko delo/naloga149390sl