Disputas: Hallvard Angelskår

Prøveforelesning

Bedømmelseskomité

Dr. Jani Tervo, University of Eastern Finland, Joensuu, Finland
Professor Jakob J. Stamnes, Universitetet i Bergen
Førsteamanuensis Anette E. Gunnæs, Universitetet i Oslo

Leder av disputas:  Professor Einar Sagstuen

Veileder:  Aasmund S. Sudbø og Ib-Rune Johansen

Sammendrag

Hovedanvendelsen av dette arbeidet benytter en effekt som forklarer fargespillet man kan se i en sommerfuglvinge i sollys. Lys av alle farger belyser sommerfuglvingen, men fargen på det reflekterte lyset endrer seg med synsvinkelen. Dette skyldes diffraksjon, og en lignende effekt kan benyttes til å filtrere lys ved bruk av små optiske komponenter kalt diffraktive optiske elementer (DOE-er).

DOE-er laget i silisiummateriale ble studert både teoretisk og eksperimentelt i avhandlingen. DOE-ene er typisk en kvadratcentimeter store, og har overflatemønster med strukturer på under en mikrometer (tusendels millimeter). Ny teknologisk utvikling innen prosessering av mikro- og nanostrukturer i silisium gjør det nå mulig å lage slike strukturer med svært høy nøyaktighet, og i stort volum. I tillegg til å filtrere lys av ulike farger, kan de bl.a. også brukes til å fokusere lyset, og styre det i ulike retninger. Disse mikrooptiske komponentene kan erstatte gammeldags optikk, og kan være billigere, bedre tilpasset sitt bruksområde, og ta mindre plass. Hovedanvendelsen for DOE-ene som er studert i denne avhandlingen er i et mikrospektrometer som brukes av TOMRA til å sortere ulike plastmaterialer for gjenvinning.

Nøyaktige simuleringer av lyset i et slikt system er svært krevende når detaljene i overflatemønsteret er i samme størrelsesorden som bølgelengden til lyset. Utviklingen både innen pc-maskinvare, og innen numeriske metoder i fysikk, gjør det nå mulig å utføre effektive numeriske pc-beregninger som kan evaluere design av DOE-er før de produseres. I denne avhandlingen har vi utført slike beregninger, og disse viser at fundamentale effekter kjent som Wood-anomalier er viktige for lysresponsen til de optiske komponentene. Vi fant både teoretisk og ved optiske målinger at en enkel endring av overflatemønsteret undertrykker disse uønskede effektene, og bedrer responsen kraftig. Dette arbeidet vil også gjøre det enklere å anvende denne teknologien på nye problemstillinger i framtiden.

Arbeidet er innen diffraktiv mikrooptikk, og ble utført ved MiNaLab ved Universitetet i Oslo, Senter for materialvitenskap og nanoteknologi, Fysisk institutt, og hos SINTEF IKT i Oslo.

Kontaktperson

For mer informasjon, kontakt Christine Sundtveten.