Development of novel WGM microresonators for optical ...Fabrication and setup Melting SiO 2...
Transcript of Development of novel WGM microresonators for optical ...Fabrication and setup Melting SiO 2...
Development of novel WGM microresonators for optical frequency standards and biosensors and their characterization with a femtosecond optical
frequency combAchievements of the sixth quarter
31082018
About Project
Project title Development of novel WGM microresonators for optical frequency standards and biosensors and their characterization with a femtosecond optical frequency combProject number 111116A259Project aim to acquire new knowledge of know-how in design stabilizing and modeling of the WGM resonator and the detection of biomolecule using the resonator thus supporting the objectives of the Latvian Smart specialization scientific and technological development of human capital and the creation of new knowledge for economy to improve competitiveness
Project Manager J Alnis
Project Administrative Manager I Brice
The project is realized by UL IAPS Quantum optics laboratory
Main results planned for the project 4 publications 3 know-how descriptions 1 license agreement9 conference visits and 6 scientific visits are designatedProject period 01032017 - 30082019
Changes of Project Team
Haralds Baumanis after completing the bachelors degree he will study abroad
Andra Pirktiņa after completing the bachelors degree he will study abroad
B Phys Daina Damberga recruited in the project ZnO coatings
Dr Phys Uldis Bērziņš recruited in the project PMMA microspher WGMR
Employees
leading researchers J Alnis A Atvars R Viter
scientific assistant I Brice
laboratory assistants K Grundšteins A Pirktiņa DDamberga A A Ūbele H Baumanis
U Bērziņš
Project team group photo (April 2017)
Project Budget
Total project cost 648 25261 EUR including the ERDF (85) - 551 01472 EUR
AM1 (06032017) - 81 21500 EUR Until 31082017 declared 80 07630 EUR
AM2 (06062017) - 71 26625 EUR Until 13122017 declered 68 24441 EUR
AM3 (15112017) - 32 27074 EUR No extension was needed
Co-financing Y5-227840-015 (22012018) - 3 60600 EUR
Projekta budžetsTotal project cost 648 25261 EUR including the ERDF (85) - 551 01472 EURExpenditure MP1 ndash 33 10893 EUR
Expenditure MP2 ndash 46 96737 EUR
Expenditure MP3 ndash 50 21834 EUR approved 50 16834 EUR inappropriate 5000 EUR
Expenditure MP4 ndash 19 16477 EUR
Expenditure MP5 - 38 39216 EUR
Expenditure MP6 - 84 36770 EUR
Expenditure MP7 ndash 77 21595 EUR
ZnO Modelling01062018-31082018
Aigars Atvars Haralds Baumanis
Resonator D= 500 umZnO layer d= 200 nm
Modeling of resonators when coated with a ZnO layer
1) Q factor search if the resonator is axial-shaped
Without ZnO layer Q=72730 10^6
Without ZnO layer
With ZnO layer
Q=72730 10^6
Q=72867 10^6
D=500 m n_resonator=15 k_resonator=10^(-7) n_air=1
Lambda=760 nm ni=3944610^(14) (1s) 2pirn=LambdaN1
N1=31003 Round(N1)=3100
Q=7510^6 Q=7510^6
If k=0 Q ~10^18 If k=0 Q ~10^18
Mesh size (reson)=lambdan3
Mesh size (reson)=lambdan10
n(resonator)=15n(prism)=15n(ZnO)~21 from COMSOL built in materialr(resonator no ZnO)=2 micromd(ZnO layer)=25divide50 nm
ZnO layer with rough surface
If the surface becomes rough the Q factor will decrease
Experiment Organic glass (PMMA) microsphere WGMR Interferometric temperature sensors
The average diameter of the microspheres 85 microns Uldis Bērziņš ndash experiment and Daina Damberga ndash video processing with MATLAB
Observed when changing temperature httpswwwyoutubecomwatchv=C_zfynInBQQ
A plasma low-pressure radiofrequency plasma chamber for cleaning resonator surfaces (silanization) was constructed for better coating adhesion
Purchased a small vibration machine motor with a compressed air bearing for polishing WGM resonators
Vibration amplitude only 50 nm Bought 201806 Further filters are required for cleaning compressed air from moisture and particulates
Postera prezentācija
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
About Project
Project title Development of novel WGM microresonators for optical frequency standards and biosensors and their characterization with a femtosecond optical frequency combProject number 111116A259Project aim to acquire new knowledge of know-how in design stabilizing and modeling of the WGM resonator and the detection of biomolecule using the resonator thus supporting the objectives of the Latvian Smart specialization scientific and technological development of human capital and the creation of new knowledge for economy to improve competitiveness
Project Manager J Alnis
Project Administrative Manager I Brice
The project is realized by UL IAPS Quantum optics laboratory
Main results planned for the project 4 publications 3 know-how descriptions 1 license agreement9 conference visits and 6 scientific visits are designatedProject period 01032017 - 30082019
Changes of Project Team
Haralds Baumanis after completing the bachelors degree he will study abroad
Andra Pirktiņa after completing the bachelors degree he will study abroad
B Phys Daina Damberga recruited in the project ZnO coatings
Dr Phys Uldis Bērziņš recruited in the project PMMA microspher WGMR
Employees
leading researchers J Alnis A Atvars R Viter
scientific assistant I Brice
laboratory assistants K Grundšteins A Pirktiņa DDamberga A A Ūbele H Baumanis
U Bērziņš
Project team group photo (April 2017)
Project Budget
Total project cost 648 25261 EUR including the ERDF (85) - 551 01472 EUR
AM1 (06032017) - 81 21500 EUR Until 31082017 declared 80 07630 EUR
AM2 (06062017) - 71 26625 EUR Until 13122017 declered 68 24441 EUR
AM3 (15112017) - 32 27074 EUR No extension was needed
Co-financing Y5-227840-015 (22012018) - 3 60600 EUR
Projekta budžetsTotal project cost 648 25261 EUR including the ERDF (85) - 551 01472 EURExpenditure MP1 ndash 33 10893 EUR
Expenditure MP2 ndash 46 96737 EUR
Expenditure MP3 ndash 50 21834 EUR approved 50 16834 EUR inappropriate 5000 EUR
Expenditure MP4 ndash 19 16477 EUR
Expenditure MP5 - 38 39216 EUR
Expenditure MP6 - 84 36770 EUR
Expenditure MP7 ndash 77 21595 EUR
ZnO Modelling01062018-31082018
Aigars Atvars Haralds Baumanis
Resonator D= 500 umZnO layer d= 200 nm
Modeling of resonators when coated with a ZnO layer
1) Q factor search if the resonator is axial-shaped
Without ZnO layer Q=72730 10^6
Without ZnO layer
With ZnO layer
Q=72730 10^6
Q=72867 10^6
D=500 m n_resonator=15 k_resonator=10^(-7) n_air=1
Lambda=760 nm ni=3944610^(14) (1s) 2pirn=LambdaN1
N1=31003 Round(N1)=3100
Q=7510^6 Q=7510^6
If k=0 Q ~10^18 If k=0 Q ~10^18
Mesh size (reson)=lambdan3
Mesh size (reson)=lambdan10
n(resonator)=15n(prism)=15n(ZnO)~21 from COMSOL built in materialr(resonator no ZnO)=2 micromd(ZnO layer)=25divide50 nm
ZnO layer with rough surface
If the surface becomes rough the Q factor will decrease
Experiment Organic glass (PMMA) microsphere WGMR Interferometric temperature sensors
The average diameter of the microspheres 85 microns Uldis Bērziņš ndash experiment and Daina Damberga ndash video processing with MATLAB
Observed when changing temperature httpswwwyoutubecomwatchv=C_zfynInBQQ
A plasma low-pressure radiofrequency plasma chamber for cleaning resonator surfaces (silanization) was constructed for better coating adhesion
Purchased a small vibration machine motor with a compressed air bearing for polishing WGM resonators
Vibration amplitude only 50 nm Bought 201806 Further filters are required for cleaning compressed air from moisture and particulates
Postera prezentācija
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Changes of Project Team
Haralds Baumanis after completing the bachelors degree he will study abroad
Andra Pirktiņa after completing the bachelors degree he will study abroad
B Phys Daina Damberga recruited in the project ZnO coatings
Dr Phys Uldis Bērziņš recruited in the project PMMA microspher WGMR
Employees
leading researchers J Alnis A Atvars R Viter
scientific assistant I Brice
laboratory assistants K Grundšteins A Pirktiņa DDamberga A A Ūbele H Baumanis
U Bērziņš
Project team group photo (April 2017)
Project Budget
Total project cost 648 25261 EUR including the ERDF (85) - 551 01472 EUR
AM1 (06032017) - 81 21500 EUR Until 31082017 declared 80 07630 EUR
AM2 (06062017) - 71 26625 EUR Until 13122017 declered 68 24441 EUR
AM3 (15112017) - 32 27074 EUR No extension was needed
Co-financing Y5-227840-015 (22012018) - 3 60600 EUR
Projekta budžetsTotal project cost 648 25261 EUR including the ERDF (85) - 551 01472 EURExpenditure MP1 ndash 33 10893 EUR
Expenditure MP2 ndash 46 96737 EUR
Expenditure MP3 ndash 50 21834 EUR approved 50 16834 EUR inappropriate 5000 EUR
Expenditure MP4 ndash 19 16477 EUR
Expenditure MP5 - 38 39216 EUR
Expenditure MP6 - 84 36770 EUR
Expenditure MP7 ndash 77 21595 EUR
ZnO Modelling01062018-31082018
Aigars Atvars Haralds Baumanis
Resonator D= 500 umZnO layer d= 200 nm
Modeling of resonators when coated with a ZnO layer
1) Q factor search if the resonator is axial-shaped
Without ZnO layer Q=72730 10^6
Without ZnO layer
With ZnO layer
Q=72730 10^6
Q=72867 10^6
D=500 m n_resonator=15 k_resonator=10^(-7) n_air=1
Lambda=760 nm ni=3944610^(14) (1s) 2pirn=LambdaN1
N1=31003 Round(N1)=3100
Q=7510^6 Q=7510^6
If k=0 Q ~10^18 If k=0 Q ~10^18
Mesh size (reson)=lambdan3
Mesh size (reson)=lambdan10
n(resonator)=15n(prism)=15n(ZnO)~21 from COMSOL built in materialr(resonator no ZnO)=2 micromd(ZnO layer)=25divide50 nm
ZnO layer with rough surface
If the surface becomes rough the Q factor will decrease
Experiment Organic glass (PMMA) microsphere WGMR Interferometric temperature sensors
The average diameter of the microspheres 85 microns Uldis Bērziņš ndash experiment and Daina Damberga ndash video processing with MATLAB
Observed when changing temperature httpswwwyoutubecomwatchv=C_zfynInBQQ
A plasma low-pressure radiofrequency plasma chamber for cleaning resonator surfaces (silanization) was constructed for better coating adhesion
Purchased a small vibration machine motor with a compressed air bearing for polishing WGM resonators
Vibration amplitude only 50 nm Bought 201806 Further filters are required for cleaning compressed air from moisture and particulates
Postera prezentācija
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Employees
leading researchers J Alnis A Atvars R Viter
scientific assistant I Brice
laboratory assistants K Grundšteins A Pirktiņa DDamberga A A Ūbele H Baumanis
U Bērziņš
Project team group photo (April 2017)
Project Budget
Total project cost 648 25261 EUR including the ERDF (85) - 551 01472 EUR
AM1 (06032017) - 81 21500 EUR Until 31082017 declared 80 07630 EUR
AM2 (06062017) - 71 26625 EUR Until 13122017 declered 68 24441 EUR
AM3 (15112017) - 32 27074 EUR No extension was needed
Co-financing Y5-227840-015 (22012018) - 3 60600 EUR
Projekta budžetsTotal project cost 648 25261 EUR including the ERDF (85) - 551 01472 EURExpenditure MP1 ndash 33 10893 EUR
Expenditure MP2 ndash 46 96737 EUR
Expenditure MP3 ndash 50 21834 EUR approved 50 16834 EUR inappropriate 5000 EUR
Expenditure MP4 ndash 19 16477 EUR
Expenditure MP5 - 38 39216 EUR
Expenditure MP6 - 84 36770 EUR
Expenditure MP7 ndash 77 21595 EUR
ZnO Modelling01062018-31082018
Aigars Atvars Haralds Baumanis
Resonator D= 500 umZnO layer d= 200 nm
Modeling of resonators when coated with a ZnO layer
1) Q factor search if the resonator is axial-shaped
Without ZnO layer Q=72730 10^6
Without ZnO layer
With ZnO layer
Q=72730 10^6
Q=72867 10^6
D=500 m n_resonator=15 k_resonator=10^(-7) n_air=1
Lambda=760 nm ni=3944610^(14) (1s) 2pirn=LambdaN1
N1=31003 Round(N1)=3100
Q=7510^6 Q=7510^6
If k=0 Q ~10^18 If k=0 Q ~10^18
Mesh size (reson)=lambdan3
Mesh size (reson)=lambdan10
n(resonator)=15n(prism)=15n(ZnO)~21 from COMSOL built in materialr(resonator no ZnO)=2 micromd(ZnO layer)=25divide50 nm
ZnO layer with rough surface
If the surface becomes rough the Q factor will decrease
Experiment Organic glass (PMMA) microsphere WGMR Interferometric temperature sensors
The average diameter of the microspheres 85 microns Uldis Bērziņš ndash experiment and Daina Damberga ndash video processing with MATLAB
Observed when changing temperature httpswwwyoutubecomwatchv=C_zfynInBQQ
A plasma low-pressure radiofrequency plasma chamber for cleaning resonator surfaces (silanization) was constructed for better coating adhesion
Purchased a small vibration machine motor with a compressed air bearing for polishing WGM resonators
Vibration amplitude only 50 nm Bought 201806 Further filters are required for cleaning compressed air from moisture and particulates
Postera prezentācija
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Project Budget
Total project cost 648 25261 EUR including the ERDF (85) - 551 01472 EUR
AM1 (06032017) - 81 21500 EUR Until 31082017 declared 80 07630 EUR
AM2 (06062017) - 71 26625 EUR Until 13122017 declered 68 24441 EUR
AM3 (15112017) - 32 27074 EUR No extension was needed
Co-financing Y5-227840-015 (22012018) - 3 60600 EUR
Projekta budžetsTotal project cost 648 25261 EUR including the ERDF (85) - 551 01472 EURExpenditure MP1 ndash 33 10893 EUR
Expenditure MP2 ndash 46 96737 EUR
Expenditure MP3 ndash 50 21834 EUR approved 50 16834 EUR inappropriate 5000 EUR
Expenditure MP4 ndash 19 16477 EUR
Expenditure MP5 - 38 39216 EUR
Expenditure MP6 - 84 36770 EUR
Expenditure MP7 ndash 77 21595 EUR
ZnO Modelling01062018-31082018
Aigars Atvars Haralds Baumanis
Resonator D= 500 umZnO layer d= 200 nm
Modeling of resonators when coated with a ZnO layer
1) Q factor search if the resonator is axial-shaped
Without ZnO layer Q=72730 10^6
Without ZnO layer
With ZnO layer
Q=72730 10^6
Q=72867 10^6
D=500 m n_resonator=15 k_resonator=10^(-7) n_air=1
Lambda=760 nm ni=3944610^(14) (1s) 2pirn=LambdaN1
N1=31003 Round(N1)=3100
Q=7510^6 Q=7510^6
If k=0 Q ~10^18 If k=0 Q ~10^18
Mesh size (reson)=lambdan3
Mesh size (reson)=lambdan10
n(resonator)=15n(prism)=15n(ZnO)~21 from COMSOL built in materialr(resonator no ZnO)=2 micromd(ZnO layer)=25divide50 nm
ZnO layer with rough surface
If the surface becomes rough the Q factor will decrease
Experiment Organic glass (PMMA) microsphere WGMR Interferometric temperature sensors
The average diameter of the microspheres 85 microns Uldis Bērziņš ndash experiment and Daina Damberga ndash video processing with MATLAB
Observed when changing temperature httpswwwyoutubecomwatchv=C_zfynInBQQ
A plasma low-pressure radiofrequency plasma chamber for cleaning resonator surfaces (silanization) was constructed for better coating adhesion
Purchased a small vibration machine motor with a compressed air bearing for polishing WGM resonators
Vibration amplitude only 50 nm Bought 201806 Further filters are required for cleaning compressed air from moisture and particulates
Postera prezentācija
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Projekta budžetsTotal project cost 648 25261 EUR including the ERDF (85) - 551 01472 EURExpenditure MP1 ndash 33 10893 EUR
Expenditure MP2 ndash 46 96737 EUR
Expenditure MP3 ndash 50 21834 EUR approved 50 16834 EUR inappropriate 5000 EUR
Expenditure MP4 ndash 19 16477 EUR
Expenditure MP5 - 38 39216 EUR
Expenditure MP6 - 84 36770 EUR
Expenditure MP7 ndash 77 21595 EUR
ZnO Modelling01062018-31082018
Aigars Atvars Haralds Baumanis
Resonator D= 500 umZnO layer d= 200 nm
Modeling of resonators when coated with a ZnO layer
1) Q factor search if the resonator is axial-shaped
Without ZnO layer Q=72730 10^6
Without ZnO layer
With ZnO layer
Q=72730 10^6
Q=72867 10^6
D=500 m n_resonator=15 k_resonator=10^(-7) n_air=1
Lambda=760 nm ni=3944610^(14) (1s) 2pirn=LambdaN1
N1=31003 Round(N1)=3100
Q=7510^6 Q=7510^6
If k=0 Q ~10^18 If k=0 Q ~10^18
Mesh size (reson)=lambdan3
Mesh size (reson)=lambdan10
n(resonator)=15n(prism)=15n(ZnO)~21 from COMSOL built in materialr(resonator no ZnO)=2 micromd(ZnO layer)=25divide50 nm
ZnO layer with rough surface
If the surface becomes rough the Q factor will decrease
Experiment Organic glass (PMMA) microsphere WGMR Interferometric temperature sensors
The average diameter of the microspheres 85 microns Uldis Bērziņš ndash experiment and Daina Damberga ndash video processing with MATLAB
Observed when changing temperature httpswwwyoutubecomwatchv=C_zfynInBQQ
A plasma low-pressure radiofrequency plasma chamber for cleaning resonator surfaces (silanization) was constructed for better coating adhesion
Purchased a small vibration machine motor with a compressed air bearing for polishing WGM resonators
Vibration amplitude only 50 nm Bought 201806 Further filters are required for cleaning compressed air from moisture and particulates
Postera prezentācija
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
ZnO Modelling01062018-31082018
Aigars Atvars Haralds Baumanis
Resonator D= 500 umZnO layer d= 200 nm
Modeling of resonators when coated with a ZnO layer
1) Q factor search if the resonator is axial-shaped
Without ZnO layer Q=72730 10^6
Without ZnO layer
With ZnO layer
Q=72730 10^6
Q=72867 10^6
D=500 m n_resonator=15 k_resonator=10^(-7) n_air=1
Lambda=760 nm ni=3944610^(14) (1s) 2pirn=LambdaN1
N1=31003 Round(N1)=3100
Q=7510^6 Q=7510^6
If k=0 Q ~10^18 If k=0 Q ~10^18
Mesh size (reson)=lambdan3
Mesh size (reson)=lambdan10
n(resonator)=15n(prism)=15n(ZnO)~21 from COMSOL built in materialr(resonator no ZnO)=2 micromd(ZnO layer)=25divide50 nm
ZnO layer with rough surface
If the surface becomes rough the Q factor will decrease
Experiment Organic glass (PMMA) microsphere WGMR Interferometric temperature sensors
The average diameter of the microspheres 85 microns Uldis Bērziņš ndash experiment and Daina Damberga ndash video processing with MATLAB
Observed when changing temperature httpswwwyoutubecomwatchv=C_zfynInBQQ
A plasma low-pressure radiofrequency plasma chamber for cleaning resonator surfaces (silanization) was constructed for better coating adhesion
Purchased a small vibration machine motor with a compressed air bearing for polishing WGM resonators
Vibration amplitude only 50 nm Bought 201806 Further filters are required for cleaning compressed air from moisture and particulates
Postera prezentācija
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Resonator D= 500 umZnO layer d= 200 nm
Modeling of resonators when coated with a ZnO layer
1) Q factor search if the resonator is axial-shaped
Without ZnO layer Q=72730 10^6
Without ZnO layer
With ZnO layer
Q=72730 10^6
Q=72867 10^6
D=500 m n_resonator=15 k_resonator=10^(-7) n_air=1
Lambda=760 nm ni=3944610^(14) (1s) 2pirn=LambdaN1
N1=31003 Round(N1)=3100
Q=7510^6 Q=7510^6
If k=0 Q ~10^18 If k=0 Q ~10^18
Mesh size (reson)=lambdan3
Mesh size (reson)=lambdan10
n(resonator)=15n(prism)=15n(ZnO)~21 from COMSOL built in materialr(resonator no ZnO)=2 micromd(ZnO layer)=25divide50 nm
ZnO layer with rough surface
If the surface becomes rough the Q factor will decrease
Experiment Organic glass (PMMA) microsphere WGMR Interferometric temperature sensors
The average diameter of the microspheres 85 microns Uldis Bērziņš ndash experiment and Daina Damberga ndash video processing with MATLAB
Observed when changing temperature httpswwwyoutubecomwatchv=C_zfynInBQQ
A plasma low-pressure radiofrequency plasma chamber for cleaning resonator surfaces (silanization) was constructed for better coating adhesion
Purchased a small vibration machine motor with a compressed air bearing for polishing WGM resonators
Vibration amplitude only 50 nm Bought 201806 Further filters are required for cleaning compressed air from moisture and particulates
Postera prezentācija
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Without ZnO layer Q=72730 10^6
Without ZnO layer
With ZnO layer
Q=72730 10^6
Q=72867 10^6
D=500 m n_resonator=15 k_resonator=10^(-7) n_air=1
Lambda=760 nm ni=3944610^(14) (1s) 2pirn=LambdaN1
N1=31003 Round(N1)=3100
Q=7510^6 Q=7510^6
If k=0 Q ~10^18 If k=0 Q ~10^18
Mesh size (reson)=lambdan3
Mesh size (reson)=lambdan10
n(resonator)=15n(prism)=15n(ZnO)~21 from COMSOL built in materialr(resonator no ZnO)=2 micromd(ZnO layer)=25divide50 nm
ZnO layer with rough surface
If the surface becomes rough the Q factor will decrease
Experiment Organic glass (PMMA) microsphere WGMR Interferometric temperature sensors
The average diameter of the microspheres 85 microns Uldis Bērziņš ndash experiment and Daina Damberga ndash video processing with MATLAB
Observed when changing temperature httpswwwyoutubecomwatchv=C_zfynInBQQ
A plasma low-pressure radiofrequency plasma chamber for cleaning resonator surfaces (silanization) was constructed for better coating adhesion
Purchased a small vibration machine motor with a compressed air bearing for polishing WGM resonators
Vibration amplitude only 50 nm Bought 201806 Further filters are required for cleaning compressed air from moisture and particulates
Postera prezentācija
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Without ZnO layer
With ZnO layer
Q=72730 10^6
Q=72867 10^6
D=500 m n_resonator=15 k_resonator=10^(-7) n_air=1
Lambda=760 nm ni=3944610^(14) (1s) 2pirn=LambdaN1
N1=31003 Round(N1)=3100
Q=7510^6 Q=7510^6
If k=0 Q ~10^18 If k=0 Q ~10^18
Mesh size (reson)=lambdan3
Mesh size (reson)=lambdan10
n(resonator)=15n(prism)=15n(ZnO)~21 from COMSOL built in materialr(resonator no ZnO)=2 micromd(ZnO layer)=25divide50 nm
ZnO layer with rough surface
If the surface becomes rough the Q factor will decrease
Experiment Organic glass (PMMA) microsphere WGMR Interferometric temperature sensors
The average diameter of the microspheres 85 microns Uldis Bērziņš ndash experiment and Daina Damberga ndash video processing with MATLAB
Observed when changing temperature httpswwwyoutubecomwatchv=C_zfynInBQQ
A plasma low-pressure radiofrequency plasma chamber for cleaning resonator surfaces (silanization) was constructed for better coating adhesion
Purchased a small vibration machine motor with a compressed air bearing for polishing WGM resonators
Vibration amplitude only 50 nm Bought 201806 Further filters are required for cleaning compressed air from moisture and particulates
Postera prezentācija
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
D=500 m n_resonator=15 k_resonator=10^(-7) n_air=1
Lambda=760 nm ni=3944610^(14) (1s) 2pirn=LambdaN1
N1=31003 Round(N1)=3100
Q=7510^6 Q=7510^6
If k=0 Q ~10^18 If k=0 Q ~10^18
Mesh size (reson)=lambdan3
Mesh size (reson)=lambdan10
n(resonator)=15n(prism)=15n(ZnO)~21 from COMSOL built in materialr(resonator no ZnO)=2 micromd(ZnO layer)=25divide50 nm
ZnO layer with rough surface
If the surface becomes rough the Q factor will decrease
Experiment Organic glass (PMMA) microsphere WGMR Interferometric temperature sensors
The average diameter of the microspheres 85 microns Uldis Bērziņš ndash experiment and Daina Damberga ndash video processing with MATLAB
Observed when changing temperature httpswwwyoutubecomwatchv=C_zfynInBQQ
A plasma low-pressure radiofrequency plasma chamber for cleaning resonator surfaces (silanization) was constructed for better coating adhesion
Purchased a small vibration machine motor with a compressed air bearing for polishing WGM resonators
Vibration amplitude only 50 nm Bought 201806 Further filters are required for cleaning compressed air from moisture and particulates
Postera prezentācija
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
n(resonator)=15n(prism)=15n(ZnO)~21 from COMSOL built in materialr(resonator no ZnO)=2 micromd(ZnO layer)=25divide50 nm
ZnO layer with rough surface
If the surface becomes rough the Q factor will decrease
Experiment Organic glass (PMMA) microsphere WGMR Interferometric temperature sensors
The average diameter of the microspheres 85 microns Uldis Bērziņš ndash experiment and Daina Damberga ndash video processing with MATLAB
Observed when changing temperature httpswwwyoutubecomwatchv=C_zfynInBQQ
A plasma low-pressure radiofrequency plasma chamber for cleaning resonator surfaces (silanization) was constructed for better coating adhesion
Purchased a small vibration machine motor with a compressed air bearing for polishing WGM resonators
Vibration amplitude only 50 nm Bought 201806 Further filters are required for cleaning compressed air from moisture and particulates
Postera prezentācija
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Experiment Organic glass (PMMA) microsphere WGMR Interferometric temperature sensors
The average diameter of the microspheres 85 microns Uldis Bērziņš ndash experiment and Daina Damberga ndash video processing with MATLAB
Observed when changing temperature httpswwwyoutubecomwatchv=C_zfynInBQQ
A plasma low-pressure radiofrequency plasma chamber for cleaning resonator surfaces (silanization) was constructed for better coating adhesion
Purchased a small vibration machine motor with a compressed air bearing for polishing WGM resonators
Vibration amplitude only 50 nm Bought 201806 Further filters are required for cleaning compressed air from moisture and particulates
Postera prezentācija
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
A plasma low-pressure radiofrequency plasma chamber for cleaning resonator surfaces (silanization) was constructed for better coating adhesion
Purchased a small vibration machine motor with a compressed air bearing for polishing WGM resonators
Vibration amplitude only 50 nm Bought 201806 Further filters are required for cleaning compressed air from moisture and particulates
Postera prezentācija
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Purchased a small vibration machine motor with a compressed air bearing for polishing WGM resonators
Vibration amplitude only 50 nm Bought 201806 Further filters are required for cleaning compressed air from moisture and particulates
Postera prezentācija
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Postera prezentācija
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Optical whispering gallery mode (WGM) resonators keep the light wave circulating inside by the total internal reflection effect but a small portion of light (evanescent surface wave) exists also outside in direct proximity to the surface
WGM resonators significantly increase the effective path length of the light allowing to make sensors of single molecules attaching to the surface [1] We use silica microsphere resonators [2]
For biosensing applications it is necessary to functionalize the surface to facilitate attachment of molecules As the first layer we are coating the WGMR surface with ZnO and investigate the changes of optical Q factor
ZnO coating - Transparent and conformal coating - High refractive index - Controlled thickness - Not used before as a coating for WGM resonators - We deposited 5 10 20 50 and 100 nm layers
[1] F Vollmer S Arnold ldquoWhispering-gallery-mode biosensing label-free detection down to single moleculesrdquo Nature Methods 5 591ndash596 (2008)[2] I Brice A Pirktina A Ubele K Grundsteins A Atvars R Viter J Alnis ldquoDevelopment of optical WGM resonators for biosensorsrdquo Proc of SPIE 105920B-1 (2017)
Q = ωτ Q = ν0 ν
Introduction and Motivation
Resonator quality factor
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Modeling WGM resonator with ZnO coating
ZnO thickness = 20 nm
Perturbance by ZnO layer
n(resonator) = 145n(prism) = 145n(ZnO) = 195r(resonator no ZnO) = 2 micromr(resonator with ZnO)=2 microm
Large diameter resonator D=500 μm 20 nm coatingm 20 nm coating
Tiny resonator D= 4 μm 20 nm coatingm
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Fabrication and setupMelting SiO2 microsphere resonators from a telecom fiber Corning SMF-28 with an oxy-hydrogen torch or with a CO2 laser
spheres with diameters 300-500 μm are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method m are obtained We introduce light into the WGMR by prism coupling method
For the excitation we use a tunable external cavity diode laser at 780 nm We achieve optical Q factors in the 108 range
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Hydrothermal growth of ZnO nanorods
Nanorods significantly increase the surface
That is important for biosensors
Testing with a 532 nm laserstrong light scattering by nanorods
Not useful as optical WGM resonator
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Atomic layer deposition (ALD) of ZnO nanolayers
SEM 50 nm ZnO layer
500 um diameter SiO2 microsphere
coated with 20 nm ZnO
Nice WGM resonances
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Atomic layer deposition (ALD) technique allowed to cover resonators with smooth ZnO nanolayers of 5 10 20 50 and 100 nm thickness
It was observed that resonators covered with ZnO are not attracted by Van der Waals force to the surface of prism which is an advantage for fine tuning the optimal prism-resonator coupling distance
Measurements show that the sharpest resonances (in the region of 780 nm) are seen when the 20 nm ZnO nanolayer is used
Results and conclusions
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Publicity - Bachelor Thesis
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Publicity - Bachelor Thesis
ANOTĀCIJAČukstošo galeriju modu (ČGM) rezonatori mūsdienās ir vieni no populārākajām un visvairāk pētītajām optiskajām ierīcēm jo ar to palīdzību tiek izveidotas ar vien jaunas kompaktas optiskās ierīces ar plašām pielietojuma iespējām Vēl joprojām nav iespējams kontrolēt rezonatoru izveides parametrus kausējot optisko šķiedru ar H2 + O2 liesmu jo nav iespējams noteikt liesmas vai rezonatora temperatūru kausēšanas laikā Bakalaura darbā tika apskatīta un pētīta iespēja izveidot bezkontakta temperatūras mērīšanas metodi izmantojot spektrometru dažādus sakarsētu ķermeņu avotus un dažādas kalibrācijas metodes Ar izstrādāto metodi tika veikts mēģinājums noteikt rezonatora temperatūru tā izgatavošanas procesā Diemžēl metodes trūkumu dēļ temperatūru nebija iespējams noteikt Bakalaura darbs sastāv no teorētiskās pārskata daļas un no eksperimentālās daļas kurā ir aprakstīta spektrometru kalibrācija dažādu sakarsētu ķermeņu spektru uzņemšana dažādas temperatūras aprēķināšanas metodes kā arī ietverti sasniegtie rezultāti
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-
Publicity - Bachelor Thesis
AnotācijaTika pētītas 1D ar ZnO pārklātas nanošķiedras ar dažādiem pārklājuma biezumiem 1D ZnO nanostruktūras fotoluminiscence tika mērīta no 77 K līdz istabas temperatūrai 1D ZnO aizliegtā zona tika pētīta ar optisko spektroskopijuVeiktsa emisijas spektra analīze un galveno parametru (ierosināšanas enerģijas temperatūras koeficienti utt) aprēķins Tika veikta korelācija starp optiskajām un uzbūves īpašībām
- Slaids 1
- Slaids 2
- Slaids 3
- Slaids 4
- Slaids 5
- Slaids 6
- Slaids 7
- Slaids 8
- Slaids 9
- Slaids 10
- Slaids 11
- Slaids 12
- Slaids 13
- Slaids 14
- Slaids 15
- Slaids 16
- Slaids 17
- Slaids 18
- Slaids 19
- Slaids 20
- Slaids 21
- Slaids 22
- Slaids 23
- Slaids 24
- Slaids 25
- Slaids 26
- Slaids 27
- Slaids 28
-