Väitös fotoniikan ja nanotekniikan alalta, M.Sc. Aigar Vaigu

Väitöskirjan nimi: Development and implementation of measurement principles from single-photon applications to telecom

Väittelijä: Aigar Vaigu
Vastaväittäjä: Dr. Jan C. Petersen, Danish National Metrology Institute, Tanska
Kustos: Prof. Erkki Ikonen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu

Miten valoa voidaan mitata ja kalibroida luotettavasti, kun fotoneja on vain muutamia? Tämä väitöstutkimus vastaa juuri tähän kysymykseen esittelemällä menetelmiä ja laitteita, joilla voidaan mitata erittäin heikkoa valoa ja varmistaa mittausten tarkkuus ja luotettavuus. 

Työ esittelee kaksi keskeistä innovaatiota. Ensimmäinen on yksifotonilähde, joka perustuu piivakanssikeskuksiin nanotimanteissa. Lähteen kirkkautta voidaan säätää tarkasti ohjaamalla laserin viritystaajuutta, jolloin voidaan määrittää, kuinka monta fotonia lähde tuottaa. Tämä osoitus antaa selkeän suunnan kohti muutaman fotonin “valostandardia” – ratkaisevaa erityisen herkkiä valoilmaisimia kalibroitaessa kvanttiteknologiassa, suojatuissa viestintäjärjestelmissä ja edistyneissä tieteellisissä kokeissa. 

Toinen uutuus on erilaisten innovatiivisten läpäisysiilodetektoreien kehittäminen. Näissä detektoreissa valo kerätään huolellisesti järjestetyillä valodiodeilla, mikä tarjoaa aiempaa paremman käsityksen siitä, miten itse detektori toimii ja kuinka paljon valoa todella kulkee sen läpi. 

Nämä ratkaisut ovat tärkeitä, sillä nykyiset huipputeknologiat – kuten kvanttiteknologia ja seuraavan sukupolven optinen tiedonsiirto – edellyttävät valon käsittelyä erittäin matalilla intensiteeteillä mahdollisimman luotettavasti.

Avainsanat: radiometria, yksittäisfotonilähde, siilodetektori

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): Aaltodoc