izpis_h1_title_alt

Emisija laserske svetlobe iz smektičnih in milnih mehurčkov
ID Potočnik, Zala (Avtor), ID Humar, Matjaž (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (4,29 MB)
MD5: 666D763867EEACEE501543982F23F988

Izvleček
Milni 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.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:milni mehurček, smektični tekoči kristal, whispering gallery mode, laser, optična votlina, mikroresonatorji, senzor električnega polja, senzor tlaka
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FMF - Fakulteta za matematiko in fiziko
Leto izida:2023
PID:20.500.12556/RUL-149390 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:163470083 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:07.09.2023
Število ogledov:383
Število prenosov:56
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Emission of laser light from smectic and soap bubbles
Izvleček:
Soap bubbles are simple but very fascinating objects for both researchers and the general public. Several of their properties have been studied, including interference colors and the formation of minimal surfaces, but until now they have not been used as optical cavities. In this work, we have demonstrated that dye doped soap bubbles and smectic liquid crystal bubbles emit laser light when pumped with an external laser. Soap bubble lasers operate on the principle of whispering gallery mode resonances, which form when light circulates in a spherical resonator due to multiple total internal reflections. Smectic bubbles are particularly interesting because they have a very thin and uniform wall, typically ⠼100nm thick. For this reason, they support only one optical mode, which results in the laser spectrum consisting of hundreds of regularly spaced peaks, resembling a frequency comb. Using the spectrum of the emitted light captured in time, we were able to measure size changes as small as 10nm of a millimeter-sized bubble. This allows us to use smectic bubbles as very sensitive electric field and pressure sensors. Using the bubbles, we measured the electric field with an exceptional sensitivity with a minimal measurable electric field of 0.35V/mm. They also enable measurement of pressures up to 100 bar with a resolution of 1.5Pa, resulting in a dynamic range of nearly 10^7. Since the bubbles were attached to one end of the capillary, an additional fixed volume allowed for arbitrarily high sensitivity while maintaining excellent dynamic range. Soap and smectic bubble lasers are a very unique type of microresonators as well as one of the best electric field and pressure sensors to date. In the future, they could be used to study thin fluid films and cavity optomechanics.

Ključne besede:soap bubble, smectic liquid crystal, whispering gallery mode, laser, optical cavity, mircoresonator, electric field sensor, pressure sensor

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj