Διερεύνηση των μη γραμμικών οπτικών ιδιοτήτων μερικών nano-diamonds (NDs) διακοσμημένων με νανοσωματίδια (Au), και γραφενίου ομοιοπολικά συνδεδεμένων με διάφορα πολυμερή, με διέγερση laser ns, ps & fs

• Κύριος συγγραφέας: Ποταμιάνος, Διονύσιος
• Άλλοι συγγραφείς: Κουρής, Στυλιανός
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2016
• Θέματα: Μη γραμμική οπτική; Γραφένιο; Nonlinear optics; Graphene; Laser; Z-scan; Optical Kerr effect; Nanodiamonds; 535.2

Στον τομέα της μη γραμμικής οπτικής μελετάται η απόκριση των υλικών σε ισχυρά ηλεκτρομαγνητικά πεδία, όπως αυτά των εστιασμένων δεσμών laser. Όταν ένα υλικό εκτεθεί σε τέτοιο πεδίο, λαμβάνει χώρα μία πληθώρα φαινομένων τα οποία με τη σειρά τους τροποποιούν τις ιδιότητες του υλικού. Μέσω της τροποποίησης των ιδιοτήτων του υλικού μπορεί να τροποποιηθεί και η ίδια η δέσμη που προκάλεσε τη διαταραχή στο σύστημα. Μπορούμε λοιπόν με ένα υλικό που έχει επιθυμητές μη γραμμικές ιδιότητες να μεταβάλλουμε κατά επιθυμητό τρόπο τη δέσμη που διέρχεται από αυτό . Αυτό με τη σειρά του σημαίνει πως θα μπορούσαμε να έχουμε ένα σύστημα από κατάλληλα επιλεγμένα μη γραμμικά υλικά σε κατάλληλη διάταξη για να επιτύχουμε την επεξεργασία ενός οπτικού σήματος. Καθώς στο χώρο των τηλεπικοινωνιών έχει καθιερωθεί η μετάδοση πληροφορίας με ψηφιακά οπτικά σήματα, η ανάγκη για πολύ γρήγορη επεξεργασία χωρίς τη διαδικασία της μετατροπής των σημάτων από οπτικά σε ηλεκτρικά και πάλι σε οπτικά μετά την επεξεργασία. Για τη δημιουργία τέτοιων φωτονικών διατάξεων καθώς και για τη βελτιστοποίηση ήδη υπαρχόντων συστημάτων όπως τα συστήματα laser, τα οποία χρησιμοποιούν μη γραμμικά υλικά για τη λειτουργία τους, είναι σημαντικό να μελετούνται νέα υλικά ως προς τις μη γραμμικές τους οπτικές ιδιότητες. Στην παρούσα ειδική ερευνητική εργασία ο σκοπός ήταν να μελετηθούν οι μη γραμμικές οπτικές ιδιότητες τρίτης τάξης για δύο καινοτόμα συστήματα υλικών με βάση τον άνθρακα. Το πρώτο σύστημα αποτελείται από nano-diamonds τα οποία σχηματίζουν πλέγμα. Στο πλέγμα αυτό έχουν εναποτεθεί νανοσωματίδια χρυσού, τα οποία μέσω της ενίσχυσης τοπικού πεδίου που παρέχουν καθώς και μέσω του πλασμονίου (Surface Plasmon Resonance) τους και της αλληλεπίδρασης με το πλέγμα των nano-diamonds επηρεάζουν τη μη γραμμική οπτική απόκριση του υλικού. Η δεύτερη «οικογένεια» συστημάτων που μελετήθηκε ήταν δύο συστήματα γραφενίων συνδεδεμένων με πολυμερή σε μορφή διαλύματος. Τα δύο πολυμερή επιλέχθηκαν απ’ την ομάδα των χημικών που έκανε τη σύνθεση των υλικών έτσι ώστε να μπορεί να πραγματοποιηθεί η σύνθεση και τα διαλύματα να είναι σταθερά. Τα δύο πολυμερή (Polystyrene, PVBTMAC) βοηθούν στην εξαγωγή των φύλλων γραφενίου καθώς και αποτρέπει τη συσσωμάτωσή τους. Ο τρόπος που αλληλεπιδρούν όμως τα πολυμερή με τα φύλλα γραφενίου (μέσω των σ ηλεκτρονίων) επιφέρει σημαντική τροποποίηση των μη γραμμικών οπτικών τους ιδιοτήτων. Στο πρώτο κεφάλαιο θα γίνει μία σύντομη εισαγωγή στη μη γραμμική οπτική, θα εξαχθεί η μη γραμμική κυματική εξίσωση η οποία περιγράφει τα φαινόμενα που εισάγονται λόγω των ισχυρών πεδίων και θα γίνει μία σύντομη περιγραφή στα πιο σημαντικά μη γραμμικά φαινόμενα έτσι ώστε ο αναγνώστης να αποκτήσει τις βασικές έννοιες που θα μας απασχολήσουν στα ακόλουθα κεφάλαια. Στο δεύτερο κεφάλαιο θα περιγραφούν σύντομα οι πειραματικές διατάξεις που χρησιμοποιήθηκαν καθώς και θα συζητηθούν σε μεγαλύτερο βάθος κάποιες έννοιες που είναι σημαντικές για την κατανόηση των αποτελεσμάτων. Επίσης θα περιγραφεί η διαδικασία ανάλυσης των πειραματικών δεδομένων. Στο τρίτο κεφάλαιο θα παρουσιαστούν τα αποτελέσματα της σύνθεσης των nano-diamonds διακοσμημένων με Au, καθώς και τα αποτελέσματα των πειραμάτων με διεγέρσεις στα 532 και 1064 nm και διάρκεια παλμών 35 ps καθώς και 800 nm 40 fs. Θα ακολουθήσουν τα αποτελέσματα των μετρήσεων με διέγερση 532 και 1064 nm και διάρκεια παλμών 4 ns. Στο τέλος του κεφαλαίου παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που μπορούν να εξαχθούν από της παραπάνω μετρήσεις. Στο τέταρτο κεφάλαιο θα παρουσιαστούν τα αποτελέσματα των μετρήσεων στα δύο συστήματα γραφενίων συνδεδεμένων με πολυμερή υπό διεγέρσεις 532 και 1064 nm, 4 ns. Στη συνέχεια θα παρουσιαστούν τα αποτελέσματα της μελέτης των υλικών με διεγέρσεις 532 και 1064 nm και διάρκειες παλμών 35 ps καθώς και 800 nm, 40 fs. Στην προτελευταία παράγραφο θα παρουσιαστούν τα αποτελέσματα των μετρήσεων των συστημάτων αυτών με την τεχνική ΟΚΕ και διέγερση 532 nm, 35 ps. Τέλος ακολουθούν τα συμπεράσματα που μπορούν να εξαχθούν από το σύνολο των μετρήσεων που πραγματοποιήθηκαν στα δύο συστήματα γραφενίων. Στο τέλος της ειδικής ερευνητικής εργασίας παρουσιάζεται η βιβλιογραφία που χρησιμοποιήθηκε σε κάθε κεφάλαιο.