Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem:
http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2821| Photonic devices for a biomedical platform Dispositivos fotónicos para una plataforma biomédica | |
| CECILIA MARIA GUERRA OLVERA | |
| SANTIAGO CAMACHO LOPEZ | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| óptica, láser, materiales, bioaplicaciones, YSZ optics, laser, materials, bioapplications, YSZ | |
| In the present work, three different methods for inscribing different configurations of waveguides in transparent nanopolycrystalline yttria stabilized zirconia (nc-YSZ) ceramics are described. The laser source was an Ytterbium fiber laser (Satsuma HP2, Amplitude Systmes) producing 400 femtosecond-pulses at a central wavelength of 1030nm with variable repetition rate. A different laser frequency regime was selected for each type of waveguide being written, showing different mechanisms of laser interactions can lead to waveguides fabrication. The per pulse energy, and processing optics were also carefully selected. The present results indicate that waveguide propagation features are strongly dependent on several material and laser irradiation conditions, such as inherent oxygen vacancies in the nc-YSZ and pulse repetition rate, respectively. The optical properties of the nc-YSZ and its relation to the origin of the waveguide creation mechanisms are discussed. In the first method, samples were irradiated above the ablation threshold at 500kHz to create two parallel channels of varying separation (10μm, 15μm, 20μm, and 30μm). Light is guided in between every pair of channels where the material has not been modified by direct femtosecond-laser interaction. Optical characterization at 633nm was performed, showing that the unmodified material has high losses principally due to scattering. The second method consist in irradiating the surface of transparent nc-YSZ polycrystalline ceramics at 1000kHz by scanning the sample with respect to the focused laser beam. To achieve proper fabrication and the desired guiding features, several scans of the same area are needed. The outcome are planar waveguides in which light is guided by the direct femtosecond-laser modified region. Optical characterization at 633nm and 810nm, as well as annealing experiments, unveiled the unique thermal resilience these waveguides posses. The third method reports on the fabrication of depressed cladding waveguides inscribed by direct femtosecond-laser pulses irradiation at 1kHz in transparent nc-YSZ polycrystalline ceramics. The waveguides consisted of two different circular structures with diameters of 30μm and 100μm, and different lengths. Optical characterization at 633nm, 810nm, and 1568nm was performed. The obtained modal profiles show dependence on the structure and size of the waveguides. A laser-induced refractive index contrast (Δn) of nearly 10−2 is estimated, larger than can be ... En este trabajo se describen tres métodos para la inscripción de distintas configuraciones de guías de onda en cerámicas transparentes nc-YSZ. La fuente láser empleada fue un láser Yb de fibra (Satsuma HP2, Amplitude Systmes) que produce pulsos de 400ƒs a una longitud de onda central de 1030nm y con frecuencia de repiteción variable. Distintos régimenes de frecuencias fueron seleccionados para cada tipo de guía de onda que fue escrita, demostrando que distintos mecanismos de interacción láser pueden llevar a la fabricación de guías de onda. La energía por pulso y la óptica necesaria para el procesamiento también fueron seleccionados cuidadosamente. Los resultados indican que las características de propagación de las guías de onda son altamente dependientes de varias condiciones tanto del material como del láser; éstas pueden ser vacancias de oxígeno inherentes de la cerámica y la tasa de repetición de los pulsos. Las propiedades ópticas de nc-YSZ y su relación con el origen de los mecanismos de la creación de guías de onda son discutidos. En el primer método, las muestras fueron irradiadas por arriba del umbral de ablación a 500kHz para crear dos canales paralelos de separación variable (10, 15, 20 y 30μm). La luz es guiada entre cada par de canales, donde el material no ha sido modificado por interacción directa del láser de femto segundos. La caracterización óptica fue realizada a 633nm, mostrando que el material no modificado por el láser presenta altas pérdidas, principalmente debido a esparcimiento. El segundo método consiste en irradiar la superficie de cerámicas transpatentes nc-YSZ a 1000kHz al escanear la muestra con respecto al rayo enfocado del láser. Para lograr una fabricación adecuada y las propiedades de guiado deseadas, varios escaneos deben realizarse sobre la misma área. Como consecuencia, se obtienen guías de onda planas en las que la luz es guiada por la region que fue modificada directamente con el láser de femto segundos. La caracterización óptica a 633 y a 810nm, así como experimentos de recocido, develaron la resiliencia térmica que estas guías de onda poseen. El tercer método reporta la fabricación de guías de onda de cladding inscritas por irradiación directa de pulsos láser de femto segundos a 1kHz en cerámicas transparentes policristalinas nc-YSZ. Las guías de onda consisten en dos estructuras circulares distintas con diámetros de 30 y 100μm y de diferentes longitudes. La caracterización óptica se llevó a cabo a 633, 810 y 1568nm ... | |
| CICESE | |
| 2019 | |
| Tesis de doctorado | |
| Inglés | |
| Guerra Olvera, C. M. 2019. Photonic devices for a biomedical platform. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 85 pp. | |
| OTRAS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Óptica |
Cargar archivos:
| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| tesis_Guerra Olvera Cecilia María_19_ago_2019.pdf | Versión completa de la tesis | 59.47 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |