Väitös teknillisen fysiikan alalta, DI Panu Hildén

Väitöskirjan nimi: Non-diffractive structured light fields: Generation, properties, and applications

Tohtoriopiskelija: Panu Hildén
Vastaväittäjä: professori Miguel Alonso, Centrale Méditerranée, Ranska & The Institute of Optics, University of Rochester, Yhdysvallat
Kustos: emeritusprofessori Matti Kaivola, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysiikan laitos

Valon etenemistä ja sen kontrollointia tutkitaan aktiivisesti optiikan ja fotoniikan aloilla. Tämä kontrollointi mahdollistaa monien valoon pohjautuvien teknologioiden kehityksen. Valon etenemistä voidaan ohjata muokkaamalla joko väliaineen tai itse valon rakennetta. Tämän väitöskirjan tavoite on edistää etenemisinvarianttien valokenttien generointia, ja niiden sovellutusta lasersäteiden ohjaamisessa, optisessa kuvantamisessa ja fotoniikkapiiriteknologiassa.

Tässä väitöstyössä esitellään keino muodostaa diffraktiosta vapaita lasersäteitä, joiden intensiteettihuiput etenevät mielivaltaisesti valitulla nopeudella. Intensiteettihuippuihin voidaan vangita pieniä hiukkasia samaan tapaan kuin optisissa pinseteissä, jolloin valon nopeuden säätely mahdollistaa hiukkasten liikuttelun. Väitöskirjassa esitellään myös kaksiulotteisia levenemättömiä valoliuskoja. Valoliuskoja voidaan valmistaa tässä työssä suunnitellulla prismalla, joka tekee niistä pitkiä ja kapeita, kuten toivottua useissa valoliuskojen sovelluksissa. Työssä demonstroidaan myös kuvantamisjärjestelmä, jolla on poikkeuksellisen pitkä syväterävyysalue. Tämä tarkoittaa, että järjestelmä muodostaa kuvatavasta kohteesta tarkan kuvan, vaikka se olisi sijoitettu kauas fokuksesta. Lopuksi väitöskirjassa tutkitaan aaltojohtimissa kuljetettujen optisten signaalien keskinäishäiriötä. Työssä kehitetty analyyttinen malli osoittaa kuinka keskinäishäiriötä voidaan vähintään aaltojohdinten välillä kaareuttamalla niitä. Keskinäishäiriön vähentäminen mahdollistaa optisten komponenttien tiheämmän pakkaamisen integroidulle fotoniikkapiirilevylle samalla säilyttäen niiden toimintakyvyn.

Kaiken kaikkiaan tässä väitöskirjassa esitellyt tulokset voivat edistää monien optisten ja fotonisten laitteiden kehittämisessä.

Avainsanat: rakenteinen valo, diffraktion eliminointi, pidennetty syväterävyysalue, aaltojohtimien keskinäishäiriö

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/ 

Yhteystiedot:

Perustieteiden korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/52