Διδακτορικός Φοιτητής
Μαρία Μανουσιδάκη

Email

manousid@materials.uoc.gr

Θέμα διδακτορικού

Προσαρμοσμένα Κυματοπακέτα Λέιζερ για Εξειδικευμένη Μικρο/Νανο-Διαμόρφωση Υλικών

Tailored Laser Wave Packets for Advanced Micro/Nano-Structuring of Materials

Επιβλέπων

Τζωρτζάκης Στυλιανός, Αναπληρωτής Καθηγητής ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Επιτροπή

Τζωρτζάκης Στυλιανός, Αναπληρωτής Καθηγητής ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Παπάζογλου Δημήτριος, Μόνιμος Επίκουρος Καθηγητής ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Καφεσάκη Μαρία, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια, ΤΕΤΥ, Παν/μιο Κρήτης

Περίληψη

Η δυνατότητα της ελεγχόμενης διαμόρφωσης και τροποποίησης της κατανομής μίας δέσμης φωτός λέιζερ αποτελεί χαρακτηριστικό πλεονέκτημα για ένα οπτικό σύστημα καθώς παρέχει μία πληθώρα εφαρμογών προσεγγίζοντας επιμέρους και διαφορετικούς τομείς της σύγχρονης επιστήμης. Σκοπός της συγκεκριμένης διδακτορικής εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός οπτικού συστήματος δυναμικής προσαρμογής των ιδιοτήτων της δέσμης φωτός Λέιζερ (Laser Beam Shaping) αλλά και η παραγωγή, μελέτη και αξιοποίηση νέων δεσμών Λέιζερ, με καινοτόμα χαρακτηριστικά, μέσω πειραματικών διαδικασιών, με στόχο την χρήση τους σε οπτικά συστήματα για μίκρο/νάνο επεξεργασία υλικών. Η προσαρμοσμένη τρισδιάστατη διαμόρφωση των κυματοπακέτων λέιζερ επιδιώκεται να επιτευχθεί μέσω εξειδικευμένων οπτικών διαδικασιών. Ένας Χωρικός Διαμορφωτής Φωτός (Spatial Light Modulator – SLM) θα χρησιμοποιείται για την τροποποίηση της φάσης μίας γκαουσιανής δέσμης (Gaussian beam), η οποία έπειτα από μία διαδικασία Fourier μετρατροπής (Fourier Transform) θα αποκτά την επιθυμητή κατανομή τόσο έντασης όσο και φάσης. Παράλληλα θα εφαρμοστούν ολογραφικές μέθοδοι για την προσαρμογή των οπτικών χαρακτηριστικών μίας δέσμης λέιζερ. Τέλος, η ερευνητική μελέτη αποσκοπεί στην εφαρμογή καινοτόμων δεσμών λέιζερ για την κατασκευή μικρο/νάνο δομών, μέσω των τεχνικών Άμεσης Εγγραφής με Λέιζερ), της μη-γραμμικής Λιθογραφίας και του πολυφωτονικού πολυμερισμού. Τέτοιες μίκρο/νάνο κατασκευές θα μπορούν να αξιοποιηθούν στα πλαίσια της Νανοτεχνολογίας, της Μηχανικής Ιστών και ενός ευρέου φάσματος σημαντικών εφαρμογών.

Abstract

The main aspects of my PhD research are the study, experimental generation and application of a variety of new laser beam shapes which dynamically can be enabled for tailored multiscale structuring of photosensitive materials using the Direct Laser Writing (DLW) technology by Multi-Photon Polymerization (MPP). DLW by MPP is a well-established technique for printing μm-scale three-dimensional (3D) structures with tens of nanometers (nm) resolution. Scaling up or down the structure size in multiphoton polymerization involves a well-controlled remote localized deposition of energy. Here, we propose an alternative method in order to achieve advanced multiscale photo-polymerization. Using a variety of advanced laser beam shapes with promising characteristics, such as abruptly autofocusing ring Airy beams, we demonstrate focal peak intensity, position, volume shape and dimensions tailoring over an extended range of working distances. We experimentally generate these beams of tunable effective properties using a Fourier Transform approach. A phase only reflecting spatial light modulator is employed for the phase modulation of a Gaussian beam, which is then properly Fourier Transformed (FT) by a lens. Our results of tunable and precise deposition of high laser powers at remote locations can impact many other fields of linear and nonlinear optics.

facebook icon