Väitöstilaisuus Oulun yliopistossa

 

Väittelijä
Filosofian maisteri Juuso Olkkonen

Tiedekunta ja laitos
Luonnontieteellinen tiedekunta, fysiikan laitos
08 553 1280

Oppiaine
Fysiikka

Väitöstilaisuus
12.11.2010 klo 12

Väitöstilaisuuden paikka
Linnanmaa, OP-sali (L10)

Aihe
Finite difference time domain studies on sub-wavelength aperture structures

FDTD-tutkimuksia aallonpituutta pienemmistä apertuurirakenteista

Vastaväittäjä
Professori Ilkka Tittonen, Aalto-yliopisto

Kustos
Dosentti Seppo Alanko

---

Metalliapertuureilla ultrapieniä valopisteitä

Vapaassa tilassa optisen valopisteen pienintä mahdollista kokoa rajoittaa valon taipuminen eli diffraktio. Monien optisten teknologioiden, kuten mikroskopian, tiedontallennuksen ja litografian, suorituskyky onkin juuri diffraktion rajoittama. Luomalla diffraktiorajaa pienempiä valopisteitä, ns. ultrapieniä valopisteitä, voidaan näiden teknologioiden suorituskykyä parantaa merkittävästi.

Väitöstyössä tutkitaan yksinkertaista tapaa ultrapienen valopisteen muodostamiseksi. Valaisukeilan kokoa rajoitetaan pienellä metallikalvossa olevalla apertuurilla. Optisilla aallonpituuksilla metallipinnat ovat läpinäkymättömiä ja heijastavat valoa peilipinnan tavoin, joten valo läpäisee metallikalvon vain apertuurin kohdalta. Klassiset diffraktioteoriat kuitenkin ennustavat, että paljon aallonpituutta pienempien metalliapertuurien valonläpäisykyky on niin alhainen, että niitä ei ole edullista hyödyntää käytännön sovelluksissa. Väitöstyössä havainnollistetaan Maxwellin yhtälöihin perustuvien laskennallisten mallien avulla, että valon kulkua ultrapienien apertuurien lävitse voidaan tehostaa huomattavasti. Työssä havaitaan, että läpäisykyky riippuu erityisesti apertuurin dielektrisestä täytteestä, geometrisesta muodosta, metallikalvon pintarakenteesta ja valon polarisaatiotilasta.

Apertuurirakenteiden erikoisten optisten ominaisuuksien johdosta niille nähdään sovelluksia monissa eri teknologioissa ulottuen aina magneettisesta tiedontallennuksesta biosensoreihin ja aurinkokennoihin. Yhtenä esimerkkinä väitöstyössä tarkastellaan DVD-levyn tallennustiheyden kasvattamista levyn sisässä sijaitsevan epälineaariseen materiaalikerrokseen perustuvan apertuurirakenteen avulla.