Researchers at the Low Temperature Laboratory of Aalto University (Helsinki, Finland) and at Scuola Normale Superiore (SNS, Pisa, Italy) have developed a new type of a sensor for the detection of tiny magnetic fields. The device bears a strong resemblance to traditional SQUID magnetometers (Superconducting Quantum Interference Device), found in numerous applications. The new structure benefits from very small power dissipation and a simple method of measurement at low frequencies.

The key element of the device is a loop made of a thin film of superconducting metal deposited on an insulating substrate. A small section of the loop, with a typical length between few tens and few hundreds of nanometers, is replaced by a normal, non-superconducting metal. Due to the so-called proximity effect, the normal-conducting metal acquires features reminiscent of a weak superconductor. This phenomenon takes place in the interface region whenever a normal metal is placed in good electrical contact with a superconductor. Most importantly for the new structure, entitled SQUIPT (Superconducting Quantum Interference Proximity Transistor), certain properties of the normal metal start to depend on the amount of magnetic flux threading the loop. Unlike in SQUID sensors, the SQUIPT converts a change in the flux into a change in electric current or voltage in a tunneling junction between the normal metal and an additional superconducting electrode. In such a structure, electrons tunnel quantum mechanically through a thin insulating oxide layer separating the normal and superconducting electrodes.

The SQUIPT utilizes the well known electrical transport properties of metallic tunnel junctions, as well as the flexibility, originating from the superconducting proximity effect, in choosing the materials and device dimensions. So far, measurements have been performed mostly at temperatures of approximately 0.1 degree above the absolute zero. With a suitable choice of the superconducting material, however, the device will function also at liquid helium temperatures (around 4 Kelvins, or –269°C) relevant for many practical applications.

“Our original idea was to study the influence of the proximity effect on the heat flow between the normal metal electrons and lattice vibrations, tells Prof. Jukka Pekola from the Low Temperature Laboratory, leader of the Finnish part of the joint research effort. “Soon we noticed that the structure performs well as a sensitive magnetometer. The prototype structures were not optimized in several respects, but the predicted sensitivities and noise properties seem promising”, he clarifies.

The research was reported in the online edition of Nature Physics on Feb 28th, 2010.

F. Giazotto, J. T. Peltonen, M. Meschke, and J. P. Pekola, SQUIPT - Superconducting Quantum Interference Proximity Transistor http://dx.doi.org/10.1038/nphys1537

For additional information, please contact:

Professor Jukka Pekola Low Temperature Laboratory, Aalto University PICO-group, Micronova tel. +358 9 470 24913 jukka.pekola(at)tkk.fi

Senior researcher Matthias Meschke matthias.meschke(at)ltl.tkk.fi

Researcher Joonas Peltonen joonas.peltonen(at)ltl.tkk.fi

“Miniature light sources for contact lens displays” by Aalto University School of Science and Technology in Micronova presented by Sami Suihkonen achieved the third place in the Otaniemi Demo House favourite demo voting.

Sami Suihkonen presented a joint project of Aalto University, Department of Micro and Nanosciences, and the University of Washington. The demo presents the use of micro-array LEDs for displays embedded in contact lenses. The goal is to fabricate a display of a few hundred pixels in a contact lens that operates with RF energy transfer.

More information of the 2010 Otaniemi Demo Day

http://research.nokia.com/Otaniemi_demo_house

Micronova Nanofabrication Centre Nanofab is a joint organization of VTT and Aalto University, School of Science and Technology offering cleanroom services on common basis from January 1, 2010.

At this point the new organization is based on a collaboration agreement and personnel from both host organizations, altogether 20 people, are working for the new Nanofab. For cleanroom users, companies and academic users, this renewal offers access to the whole cleanroom area in Micronova and it makes the processing services available in a larger range.

Coordinator Appointment

M.Sc. Tommy Holmqvist was appointed to Nanofabrication Centre's, Nanofab, Coordinator from January 1, 2010.

As the Coordinator, Tommy will work closely together with VTT's and Aalto University School of Science and Technology's technical staff, as well as researchers and also acts as a link between the outside users and Micronova?s units. Tommy will be in charge of:

- developing services for outside users of Nanofab?s facilities
- giving technical support for the users
- organising user training
- developing process support functions at Micronova Nanofab
- marketing of Micronova Nanofab?s services for companies and academic users

Tommy is a well known face to most people on the Aalto Univesity side of Micronova. As the new coordinator for Nanofab he will soon be an equally familiar face on the VTT side. He was born and raised in Skåne in the very south of Sweden but has stayed in Finland for almost six years now. He is preparing to defend his PhD thesis under the instruction of Prof. Jukka Pekola in PICO group. The thesis is about thermometry at low temperatures using normal metal tunnel junctions as probes.

"As Coordinator in Micronova Nanofab I will certainly benefit from the thesis work since it has involved a lot of work inside the cleanroom. So, please contact me in any matters related to cleanroom services", says Tommy.

Outside work Tommy likes to cook and enjoys reading a good book with the main interest in popular history. To stay in shape he jogs regularly.

Contacts in Micronova Nanofab:

Tommy Holmqvist
Coordinator
Micronova Nanofab
tommy.holmqvist@tkk.fi
Tel: +358505663497

Ulrika Gyllenberg
Technology Manager, VTT
ulrika.gyllenberg@vtt.fi
Tel. 020 722 6664 or 040 541 6184

Veli-Matti Airaksinen
Director
Aalto University, School of Science and Technolgy
veli-matti.airaksinen@tkk.fi
Tel. (09) 470 26075 or 050 341 4766

Researchers from Helsinki University of Technology (Finland), University of New South Wales (Australia), and University of Melbourne (Australia) have succeeded in building a working transistor, whose active region composes only of a single phosphorus atom in silicon. The results have just been published in Nano Letters.

The working principles of the device are based on sequential tunneling of single electrons between the phosphorus atom and the source and drain leads of the transistor. The tunneling can be suppressed or allowed by controlling the voltage on a nearby metal electrode with a width of a few tens of nanometers.

Figure caption: (a) Colored scanning electron microscope image of the measured device. Aluminum top gate is used to induce a two-dimensional electron layer at the silicon-silicon oxide interface below the metallization. The barrier gate is partially below the top gate and depletes the electron layer in the vicinity of the phosphorus donors (the red spheres added to the original image). The barrier gate can also be used to control the conductivity of the device. All the barrier gates in the figure form their own individual transistors.
(b) Measured differential conductance through the device at 4 Tesla magnetic field. The red and the yellow spheres illustrate the spin-down and -up states of a donor electron which induce the lines of high conductivity clearly visible in the figure.
[The image of the original article: http://pubs.acs.org/appl/literatum/publisher/achs/journals/production/nalefd/0/nalefd.ahead-of-print/nl901635j/images/medium/nl-2009-01635j_0003.gif. For copyrights of this image, please contact copyright@acs.org.]

The rapid development of computers, which created the present information society, has been mainly based on the reduction of the size of transistors. We have known for a long time that this development has to slow down critically during the future decades when the even tighter inexpensive packing of transistors would require them to shrink down to the atomic length scales. In the recently developed transistor, all the electric current passes through the same single atom. This allows us to study the effects arising in the extreme limit of the transistor size.

“About half a year ago, I and one of the leaders of this research, Prof. Andrew Dzurak, were asked when we expect a single-atom transistor to be fabricated. We looked at each other, smiled, and said that we have already done that”, tells Dr. Möttönen. “In fact, our purpose was not to build the tiniest transistor for a classical computer, but a quantum bit which would be the heart of a quantum computer that is being developed worldwide”, he continues.

Problems arising when the size of a transistor is shrunk towards the ultimate limit are due to the emergence of so-called quantum mechanical effects. On one hand, these phenomena are expected to challenge the usual transistor operation. On the other hand, they allow classically irrational behavior which can, in principle, be harnessed for conceptually more efficient computing, quantum computing. The driving force behind the measurements reported now is the idea to utilize the spin degree of freedom of an electron of the phosphorus donor as a quantum bit, a qubit. The researchers were able to observe in their experiments spin up and down states for a single phosphorus donor for the first time. This is a crucial step towards the control of these states, that is, the realization of a qubit.

Original research article has been published in Nano Letters on Dec. 1st, 2009:
Transport Spectroscopy of Single Phosphorus Donors in a Silicon Nanoscale Transistor,
Kuan Yen Tan, Kok Wai Chan, Mikko Möttönen, Andrea Morello, Changyi Yang, Jessica van Donkelaar, Andrew Alves, Juha-Matti Pirkkalainen, David N. Jamieson, Robert G. Clark, and Andrew S. Dzurak,
Nano Lett., Article ASAP, DOI: 10.1021/nl901635j (2009).
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl901635j

 
For more information contact

Dr. Mikko Möttönen
Department of Applied Physics
Helsinki University of Technology
mikko.mottonen*at*tkk.fi
+358947022342 or +358505940950

Prof. Andrew Dzurak
Centre for Quantum Computer Technology
University of New South Wales
a.dzurak(å)unsw.edu.au
+61293856311

Micronova's creanroom traning courese in spring 2010:

March 10, at 9.30 am in Shockley meeting room in Micronova

April 28, at 9.30 am in Shockley meeting room in Micronova

May 26, at 9.30 am in Shockley meeting room in Micronova

Sign up at the latest on the previous Friday by sending e-mail to Paula Heikkilä.

Before attending the training fill in this formula . Send it with the approval of your superior in electronic from to paula.heikkilae@tkk.fi

Contact:

Paula Heikkilä
Process Engineer
Micronova Nanofabrication Centre - Nanofab
Aalto University School of Science and Technology
Tel +358 9 470 26051
Fax +358 9 470 26080
Mobile +358 50 5418832

Visiting address: Tietotie 3, Otaniemi, Espoo

Micronovan vuosi 2009 sähköisen kirjeen sisältö:

• MICRONOVAN NANOFABRICATION CENTRE ALOITTAA TOIMINTANSA 1.1.2010
• TUTKIMUSTULOKSIA
  • TKK:n tutkijat kehittivät uuden nanorakenteiden valmistusmenetelmän
  • Väitöstutkimus: vesipisaroiden käyttäytymistä manipuloidaan nanokuvioiduilla piipinnoilla
  • Uusi askel lähemmäs tarkkaa sähkövirran määrittelyä – sulkeutuuko kvanttikolmio SINIS-portin avulla?
  • Kupari syynä aurinkokennojen hyötysuhteen laskuun?
  • Väitöstutkimus ohutkalvotekniikalla toteutettavista langattomassa tiedonsiirrossa käytettävistä suurtaajuuskomponenteista
  • Suomalaisten kehittämä Planck-luotaimen maailmankaikkeuden salat paljastava radiovastaanotin onnistuneesti avaruuteen
  • VTT mukaan eurooppalaiseen mikro- ja nanoteknologian kehitysyritykseen – 4-Labs kaupallistaa huippuosaamista
  • Tutkijat luovat taidetta - TKK:n tutkijalle I palkinto Science as Art-kilpailussa San Franciscossa
  • Valaisinsuunnittelun kilpailun pääpalkinto Pentagon Designen ja TKK:n yhteistiimille
• UUSIA PROFESSOREITA MICRONOVAAN
  • VTT:n tutkimusprofessori Arttu Luukanen kehittää millimetriaalloilla toimivia mittausmenetelmiä
  • VTT:n uusi tutkimusprofessori Pierangelo Metrangolo yhdistää kemiaa elektroniikkaan ja biotekniikkaan tuoteinnovaatioiden kehittämiseksi
• MICRONOVAN SEMINAARIT JA TÄRKEIMMÄT TAPAHTUMAT
• Mikro- ja nanoteknologian ratkaisut energiatehokkuuden lisäämisessä ja ympäristön havainnoinnissa
• Diagnostiikka-seminaari – Intelligent Integration of Diagnostic Platforms
• Otaniemi Innovation Lunchlet OIL
• Kazakstanin presidentti Nursultan Nazarbajev vieraili Micronovassa
• Finnish-Russian Nanotech Partnering –tilaisuuden osallistujat vierailivat Micronovassa

 

Teknillisen korkeakoulun Kylmälaboratorion, MIKES:n ja japanilaisten tutkimuslaitosten, NEC ja RIKEN, yhteistyönä on kehitetty taajuus-sähkövirta -muunnin, jolla voidaan pumpata elektroneja rinnakkain riittävän suuren sähkövirran saavuttamiseksi. Nyt kehitettyyn SINIS-porttiin perustuva mittausmenetelmä mahdollistaa hyvin tarkan mittaustuloksen, ja siten vie myös lähemmäs sähkövirran uutta standardia. Tutkimustulos on julkaistu New Journal of Physics -lehdessä sekä nostettiin Nature Research Highlight -otsikoihin tänään.

Tutkimuksen tieteellisenä haasteena ja tavoitteena on nk. kvanttimetrologiakolmion sulkeminen. Kaksi kolmion komponenteista, Josephson-jännitenormaali ja kvantti Hall -resistanssinormaali ovat jo metrologien käytössä mm. kalibroinneissa. Vielä on tarkistamatta sähkövirran yhtäpitävyys näihin ilmiöihin, millä pyritään todistamaan modernin fysiikan tärkeimmän teorian, kvanttimekaniikan, paikkansapitävyys. Kokeen suorittaminen mahdollistaisi kahden luonnonvakion, elektronin varauksen e ja Planckin vakion h, lukuarvojen kiinnittämisen ja SI-yksikköjärjestelmän uudelleenmäärittelyn sähkösuureiden osalta. Vielä nykyisinkin sähkövirta ja sen yksikkö ampeeri määritellään virtajohtojen välillä vaikuttavan klassisen voiman avulla. Tavoitteena on, että muutaman vuoden päästä myös tämä suure pystytään määrittelemään luonnonvakioiden avulla.

Työssä käytetty SINIS-portti on laite, jossa elektroneja pystytään siirtämään yksitellen johtimesta pienelle saarelle ja sieltä pois toiseen johtimeen. Toistamalla prosessia tunnetulla taajuudella saadaan aikaiseksi hyvin määritelty sähkövirta, jota voitaisiin käyttää ampeerin uutena määritelmänä.

- Pari vuotta sitten esittelimme ensimmäisen nanokokoisen taajuus-sähkövirta -muuntimen, yhden elektronin kääntöportin, jonka mittaustarkkuutta lähdimme parantamaan. Nyt olemme päässeet tutkimuksessamme askeleen eteenpäin, ja pystyneet kehittämään rakenteen, joka mahdollistaa riittävän suuren virran tuottamisen. Kymmenellä rinnakkaisella SINIS-portilla pääsemme jopa yli 100 pA virtaan. Suuri virtataso onkin ratkaiseva riittävän mittaustarkkuuden saavuttamiseksi, kertoo tutkimuksen johtaja, professori Jukka Pekola TKK:n Kylmälaboratoriosta.

SI-yksikköjärjestelmän uusiminen sähkösuureiden osalta mahdollistaisi myös muiden suureiden tarkan määrittelyn. Esimerkiksi yksi kilogramma määritellään edelleen platinasta ja iridiumista valmistetun kappaleen avulla. Sähkösuureiden uudelleenmäärittelyn jälkeen voitaisiin verrata sähkötehoa ja voimaa vastaaviin mekaanisiin suureisiin ja saavuttaa parempi määritelmä myös massalle. Tämän vuoksi virtapumppujen kehityksellä on merkittävä vaikutus myös muiden suureiden tarkkuuden paranemiseen.

Tutkimustulos julkaistiin marraskuun lopussa New Journal of Physics -julkaisussa http://www.iop.org/EJ/article/1367-2630/11/11/113057/njp9_11_113057.pdf ja nostettiin Nature Research Highlight -otsikoihin 9.12.2009 (maksullinen lukuoikeus): http://www.nature.com/nature/journal/v462/n7274/pdf/462700e.pdf

Lisätietoja:

Professori Jukka Pekola
Teknillinen korkeakoulu, Kylmälaboratorio
PICO-ryhmä, Micronova
Puh. (09) 470 24913
etunimi.sukunimi@tkk.fi

Tutkija Ville Maisi
MIKES, Sähköryhmä
etunimi.sukunimi@mikes.fi

Teknillisen korkeakoulun (Suomi), University of New South Walesin (Australia) ja University of Melbournen (Australia) tutkijat ovat onnistuneet rakentamaan ja mittamaan toimivan transistorin, jonka aktiivinen elementti koostuu ainoastaan yhdestä fosforiatomista piissä. Tutkimustulos julkaistiin juuri Nano Lettersissä.

Laitteen toiminta perustuu yksittäisten elektronien peräkkäiseen tunneloitumiseen fosforiatomin ja transistorin lähteen ja nielun välillä. Tunnelointi voidaan sallia tai estää muuttamalla atomin läheisyydessä olevan muutaman kymmenen nanometrin levyisen metallielektrodin jännitettä.

Kuvateksti: (a) Väritetty pyyhkäisyelektronimikroskooppikuva mitatusta laitteesta. Alumiinisella päällysportilla (kuvassa sininen) muodostetaan kaksidimensioinen elektronikaasu metalloinnin alla olevaan pii-piioksidi-rajapintaan. Osittain päällysportin alla olevalla esteportilla (kuvassa violetti) karkotetaan elektronikaasu piissä olevien fosforiatomien läheisyydestä (lisätty alkuperäiseen kuvaa punaisina palloina). Esteportin jännitteellä voidaan myös kontrolloida laitteen johtavuutta. Kaikki kuvassa olevat esteportit muodostavat omat erilliset transistorinsa.
(b) Kokeissa mitattu differentiaalinen sähkönjohtavuus laitteen läpi 4 Teslan magneettikentässä. Punainen ja keltainen pallo kuvaavat elektronin spin-alas- ja -ylös-tiloja, joista aiheutuvat korkean johtavuuden linjat ovat selkeästi näkyvissä.
[Julkaisun alkuperäinen kuva: http://pubs.acs.org/appl/literatum/publisher/achs/journals/production/nalefd/0/nalefd.ahead-of-print/nl901635j/images/medium/nl-2009-01635j_0003.gif. Tämän kuvan käyttöoikeusasioissa pyydetään ottamaan yhteyttä copyright@acs.org.]

Tietokoneiden huima kehittyminen ja sen luoma tietoyhteiskunta on perustunut pitkälle transistorien koon pienentämiseen ja tiheään pakkaamiseen. On ollut jo kauan tiedossa, että tämän kehityksen on hidastuttava kriittisesti tulevien vuosikymmenten aikana, kun tiheämpi edullinen pakkaaminen vaatisi transistorien koon olevan atomien kokoluokkaa. Nyt kehitetyssä transistorissa koko sähkövirta kulkee aina saman yksittäisen atomin läpi ja näin siis päästään tutkimaan ilmiöitä, joita tulee esiin transistorien koon äärirajoilla.

”Noin puoli vuotta sitten minulta ja yhdeltä tämän tutkimuksen johtajista, prof. Andrew Dzurakilta, kysyttiin, milloin luulemme, että yhden atomin transistori kehitetään. Katsoimme toisiimme, hymyilimme ja sanoimme, että olemme jo kehittäneet sen”, sanoo Teknillisen korkeakoulun dosentti Mikko Möttönen ja jatkaa: ”Itse asiassa tarkoituksenamme ei ollut rakentaa mahdollisimman pientä transistoria klassista tietokonetta varten, vaan kvanttibitti, joka toimisi tällä hetkellä kehitteillä olevan kvanttitietokoneen perusosana.”

Ongelmat, jotka tulevat vastaan transistorien kokoa pienennettäessä johtuvat niin sanottujen kvanttimekaanisten ilmiöiden esiintulosta. Nämä ilmiöt todennäköisesti vaikeuttavat transistorien tavanomaista toimintaa, mutta toisaalta sallivat arkijärjen vastaista käytöstä, jota voidaan oikein hallitusti hyödyntää suorittamaan huomattavasti tehokkaampaa laskentaa, eli kvanttilaskentaa. Nyt raportoitujen mittausten taustalla on idea käyttää fosforidonorin elektronin spin-vapausastetta kvanttibittinä, eli kubittina. Mittauksissa pystyttiin erottamaan ensimmäistä kertaa elektronin spin-ylös- ja -alas-tilat yksittäisessä fosforidonorissa. Tämä on huomattava askel kohti näiden tilojen kontrollointia, eli kubitin realisointia.

Alkuperäinen tutkimusartikkeli on julkaistu Nano Lettersissä 1.12.2009:
Transport Spectroscopy of Single Phosphorus Donors in a Silicon Nanoscale Transistor,
Kuan Yen Tan, Kok Wai Chan, Mikko Möttönen, Andrea Morello, Changyi Yang, Jessica van Donkelaar, Andrew Alves, Juha-Matti Pirkkalainen, David N. Jamieson, Robert G. Clark ja Andrew S. Dzurak,
Nano Lett., Article ASAP, DOI: 10.1021/nl901635j, (2009).
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl901635j

 
Lisätietoja:

Dosentti, TkT Mikko Möttönen
Teknillisen fysiikan laitos
Teknillinen korkeakoulu
mikko.mottonen*at*tkk.fi
puh. (09) 470 22342 tai 050-594 0950

Prof. Andrew Dzurak
Centre for Quantum Computer Technology
University of New South Wales
a.dzurak(å)unsw.edu.au
puh. +61293856311

Pentagon Designin ja TKK:n yhteistyössä suunnittelema 22–77°- LED-valaisin on voittanut pääpalkinnon Luminord 2009 -valaisinsuunnittelukilpailussa. Tämänvuotisena kilpailutehtävänä oli suunnitella kiinteistön ulko- tai sisäkäyttöön soveltuva LED-valaisin. Kilpailun tarkoituksena on löytää uusia ja korkeatasoisia valaisinratkaisuja ja näin kehittää alan teollisuudelle uusia valaisininnovaatioita ja tuotteita.

Pentagon Designin ja TKK:n yhteistyössä suunnittelema ja kilpailun voittanut 22–77°-valaisin on kineettinen valoelementti, jonka muoto ja tekninen toteutus hyödyntävät LED-polttimoiden lämpenemistä. Valaisimen suunnittelutyö aloitettiin tutustumalla sekä LED-polttimoiden teknisiin mahdollisuuksiin että niiden rajoituksiin.  Tässä hyödynnettiin TKK:n tutkijan Sami Suihkosen LED-osaamista.

”On ollut kiinnostavaa tehdä töitä valaisinsuunnittelijoiden kanssa ja tuoda oma osaamiseni osaksi yhteistyötä. Energiatehokkaiden valonlähteiden, erityisesti LEDien, tutkimus ja kehitys kuuluvat Teknillisen korkeakoulun tutkimuksen kärkialueisiin, ja LED-tutkimuksemme TKK:lla on myös kansainvälisesti tunnustettua, kertoo tutkija Sami Suihkonen.

Luminord-kilpailun järjestävät Sähkösuunnittelijat NSS ry, Suomen Valoteknillinen Seura ry, Sähkö- ja teleurakoitsijaliitto STUL ry ja Suomen Sähkötukkuliikkeiden Liitto ry yhteistyössä Teollisuustaiteen Liitto Ornamo ry:n kanssa. Voittajatyön suunnittelutiimiin kuuluivat Pentagon Designin Designerit Ilmari Ahola ja Veli-Pekka Niska, Creative Director Arni Aromaa sekä LED-valotekniikasta konsultoinut Teknillisen Korkeakoulun Research Scientist, tekniikan tohtori Sami Suihkonen. LED tutkimusta TKK:lla rahoittaa Multidisciplinary Institute of Digitalisation and Energy (MIDE).

Kuva
Valaisimen runko-osaan kiinnittyy neljä ristin muotoista kaksikerrosmetalliosaa, joihin on kiinnitetty yhteensä 80 LED- polttimoa. Kaksikerrosmetallisäikeet toimivat samalla LED-polttimoiden virtajohtimina ja jäähdytyselementteinä. Säikeet oikenevat lämmetessään ja palaavat kaareviksi jäähtyessään huoneenlämpötilaan. Jokaisella ristillä on oma lämpöanturinsa, jonka ansiosta ne toimivat toisistaan riippumatta muodostaen symmetrisen ja tasaisen rytmin. (Kuva: Pentagon Design Oy)

Lisätietoja:

TkT Sami Suihkonen, TKK, Mikro- ja nanotekniikan laitos, Optoelektroniikan ryhmä, Micronova
sami.suihkonen@tkk.fi ,  p. 09 451 2325

Pentagon Design Oy, Tiina Hautala, tiina.hautala@pentagondesign.fi, p. 010 843 5500
Luminord-kilpailun www-sivut http://www.nssoy.fi/lumi/luminord.htm

DI Mikko Söderlund väittelee perjantaina 4.12.2009 klo 12 aiheesta

“Characterization and analysis of photodarkening in double cladding ytterbium-doped silica fibers” – “Valon aiheuttaman vaimennuksen karakterisointi ja analysointi ytterbium-seosteisissa kaksoiskuorikuiduissa”

Paikka: Micronova, suuri seminaaritila

Ytterbium-seosteinen kuitulaser on osoittautunut erinomaiseksi valonlähteeksi erilaisiinlasertyöstösovellutuksiin johtuen sen hyvästä säteenlaadustä, korkeasta hyötysuhteesta,pienestä hukkalämmöstä sekä kompaktista rakenteesta. Yb-seosteisten kuitulaserienluotettavuuden uhaksi on kuitenkin noussut ns. photodarkening-ilmiö, valon aiheuttamavaimeneminen, joka ajan kanssa johtaa kuitulaserin ulostulotehon ja hyötysuhteenheikkenemiseen.  Tässä väitöskirjassa on tutkittu erityisesti photodarkening-ilmiön etenemistä sekä siihen liittyviä termisiä prosesseja. Yb-ionien virittyneen tilanpopulaation (ts. inversion) havaittiin olevan määräävässä asemassa photodarkeningilmiön etenemisessä.

Työssä havaittiin kolme termistä prosessia, jotka vaikuttavatsyntyneen häviön suuruuteen, sekä muokkaavat häviöspektrin muotoa. Photodarkeningprosessissa syntyneiden lasin virheiden aktivointienergiajakauman mitattiin keskittyvän1.3 eV:iin. Photodarkening-ilmiön tutkimuksen lisäksi tässä työssä mallitettiin inversion,vahvistuksen ja vahvistuneen spontaanin emission käyttäytymistä kuoripumpatussaerbium-seosteisessa kuidussa.

Vastaväittäjä: Dr. Jose Salcedo, Multiwave Photonics, Porto, Portugal

Valvoja: Professori Seppo Honkanen, MNT-laitos, TKK

Väitöskirja verkossa:http://lib.tkk.fi/Diss/2009/isbn9789522482488/  - linkki toiminee viimeistään 2.12.09