Sensing resonating devices fabricated on optical fibers using multi-photon polymerization technique

Abstract

Στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι ο συνδιασμός της τεχνικής της πολυφωτονικής λιθογραφίας και τον οπτικών ινών με σκοπό την κατασκευή εύρωστων και λειτουργικών διατάξεων οπτικών ινών, οι οποίες θα χρησιμοποιηθούν ως αισθητήριες διατάξεις για την ανίχνευση αέριων ή υγρών μέσων. Επιπλέον η παρούσα διατριβή μελετά και παρουσιάζει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της απευθείας εγγραφής με Laser, μικρο-οπτικών αντιχείων εγκλωβισμού του φωτός επάνω σε οπτικές ίνες.Δυο διαφορετικά είδη αντιχείων εγκλωβισμού του φωτός κατασκευάστηκαν απευθείας επάνω σε οπτικές ίνες, με την τεχνικής του πολυφωτονικού πολυμερισμού. Συγκεκριμένα θα παρουσιαστούν (i) διατάξεις οπτικών ινών βασισμένες σε Fabry-Perot συμβολόμετρα, κατασκευασμένα στην διατομή οπτικών ινών καθώς επίσης και (ii) αντιχεία τρόπων ψιθυρισμού σε σχήμα δαχτυλιδιού κατασκευασμένα απευθείας επάνω σε θερμικά εφελκυσμένες οπτικές ίνες. Και οι δύο διατάξεις αντιχείων λειτουργούν στην περιοχή των 1550 nm μηκών κύματος. Για την κατασκευή των μικρο-οπτικών αντιχείων χρησιμοποιήθηκαν υβριδικά οργανικά-ανόργανα φωτοευαίσθητα υλικά. Επιπλέον, νέες μέθοδοι αναπτύχθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν για την προετοιμασία των δειγμάτων.Αρχικά θα παρουσιαστούν τρεις διαφορετικές διατάξεις οπτικών ινών βασισμένες σε Fabry-Perot συμβολόμετρα, κατασκευασμένες στην διατομή οπτικών ινών, καθώς επίσης και τα αποτελέσματα από την χρήση τους ως αισθητήριες διατάξεις για τον εντοπισμό ατμών οργανικών διαλυτών όπως η αιθανόλη και χλωριωμένων οργανικών διαλυτών. Επιπλέον, οι διατάξεις αυτές χρησιμοποιήθηκαν και για την ανίχνευση ελαιωδών υγρών μέσων. Λόγω της διέγερσης των οπτικών αντιχείων μέσω της διάδοσης του φωτός, μέσω του πυρήνα των οπτικών ινών, μπορούν να καταγραφούν οι διαφορές στον δείκτη διάθλασης που δημιουργούνται λόγω της παρουσίας των ατμών ή των υγρών μέσα στην οπτική κοιλότητα των αντιχείων, μέσω των φασμάτων ανάκλασης.Στην συνέχεια θα παρουσιαστούν διάφορα αντιχεία τρόπων ψιθυρισμού σε σχήμα δαχτυλιδιού κατασκευασμένα απευθείας επάνω σε θερμικά εφελκυσμένες οπτικές ίνες, καθώς επίσης και συζευγμένα αντιχεία τρόπων ψιθυρισμού. Οι διατάξεις αυτές χρησιμοποιήθηκαν ως αισθητήρες για τον εντοπισμό ατμών αιθανόλης, καθώς επίσης και για την ανίχνευση αδρανών αερίων όπως το διατομικό Άζωτο (N2) και το Κρυπτό (Kr), μέσω της καταγραφής των φασμάτων διέλευσης.