Väitös teknillisen fysiikan alalta, M.Sc. Elena Ilina

Väitöskirjan nimi: Interferometric methods for aberration-insensitive imaging and generation of light beams with controlled group velocity

Vastaväittäjä: apulaisprofessori Marc Guillon, Université de Paris, Ranska
Kustos: emeritusprofessori Matti Kaivola, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysiikan laitos

Väitöskirja on julkisesti nähtävillä 10 päivää ennen väitöstä Aalto-yliopiston julkaisuarkiston verkkoriiputussivulla.

Elektroninen väitöskirja

Väitöstiedote:

Optisella interferometrialla on monia tärkeitä sovelluksia tieteessä ja tekniikassa, mukaan lukien interferometriset kuvantamisjärjestelmät, ilmaisimet ja anturit. Tässä väitöskirjatutkimuksessa päätavoitteena on ollut kehittää optiseen interferenssiin perustuvia uusia kuvantamismenetelmiä ja ominaisuuksiltaan räätälöityjä, ns. strukturoituja optisia säteitä, jotka etenevät halutulla ryhmänopeudella vapaassa tilassa.

Nykyiset kolmiulotteisten kohteiden ei-invasiiviseen skannaukseen ja sameiden väliaineiden läpi tapahtuvaan optiseen kuvantamiseen käytettävät menetelmät eivät ole kaikissa tilanteissa toimivia eikä niiden resoluutio ole aina riittävä. Tässä työssä esitellyllä uudella interferometrisella kuvantamismenetelmällä saavutetaan korkea poikittaisresoluutio ja se pystyy tuottamaan terävän kuvan myös tilanteissa, joissa aberraatiot täysin estävät kuvanmuodostuksen tavanomaisia menetelmiä käytettäessä. Uudella menetelmällä voidaan merkittävästi parantaa optista mikroskopiaa, endoskopiaa ja kolmiulotteista kuvantamista.

Väitöskirjassa on kehitetty myös menetelmä strukturoitujen, monitaajuisten Bessel-säteiden tuottamiseksi valittavissa olevalla ryhmänopeudella vapaassa tilassa. Työssä on osoitettu, että säteen tasoaaltokomponenttien etenemiskulmaa säätämällä voidaan saavuttaa oleellisesti mielivaltainen ryhmänopeuden arvo. Työssä on myös esitetty uusi interferometrinen menetelmä strukturoitujen säteiden ryhmänopeuden mittaamiseen. Esimerkkimittauksin on todennettu superluminaalisia, subluminaalisia ja negatiivisia ryhmänopeuksia, jotka ovat useita kertoja suurempia kuin valon nopeus tyhjössä. Tällaisia optisia säteitä voidaan käyttää intensiteetti-interferometriassa, ultranopeassa optiikassa, optisissa pinseteissä ja epälineaarisessa optiikassa.

Väittelijän yhteystiedot: [email protected]