Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία ειδίκευσης πραγματοποιήθηκε στο τμήμα
Επιστήμης των Υλικών - Πανεπιστήμιο Πατρών, στα πλαίσια των απαιτήσεων του
προγράμματος ΠΜΣ Επιστήμης Των Υλικών. Η εργασία αυτή, πραγματεύεται την
ανάπτυξη οπτικών κυματοδηγών και επιφανειακών μικροδομών με χρήση τεχνικών
λέιζερ και νανοεκτύπωσης για φωτονικές εφαρμογές. Πιο συγκεκριμένα, στα πλαίσια
της ερευνητικής εργασίας αναπτύχθηκαν οπτικοί κυματοδηγοί, με χρήση τεχνικών
λέιζερ και λιθογραφίας (Soft Lithography, Nanoimprint Lithography),στα υλικά
OrmoStamp® και mr-I 9030M του οίκου Microresist Technology και αναπτύχθηκε
οπτική διάταξη για τον έλεγχο κυματοδήγησης τους.
Στο δεύτερο μέρος κατασκευάστηκαν και χαρακτηρίστηκαν επιφανειακές μικροδομές
και δυαδικά ολογράμματα σε μέταλλα, με τη χρήση Ytterbium Pulsed Fiber
Laser μήκους κύματος εκπομπής τα 1064 nm. Οι μικροδομές είχαν σαν αποτέλεσμα
τον χρωματισμό και ιριδισμό της επιφάνειας των μετάλλων. Όσον αφορά τον
χρωματισμό των μετάλλων που πραγματοποιήθηκε σε ανοξείδωτο ατσάλι, χαλκός,
χρυσός, η μελέτη και ο χαρακτηρισμός τους έδειξαν ότι πρόκειται για ένα συνδυαστικό
φαινόμενο, του οξειδίου και της μικροδομής που δημιουργούνται στην επιφάνεια τους.
Ενώ στην περίπτωση ιριδισμού της επιφάνειας το φαινόμενο αυτό, είναι αποτέλεσμα
της μικροδομής που δημιουργείται. Για τον χαρακτηρισμό τους, χρησιμοποιήθηκαν
τεχνικές μικροσκοπίας (οπτικό μικροσκόπιο και ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης
- SEM/EDS), φασματοσκοπίας (Reflectance UV-Vis, χρήση οργάνου Theta
Metrisis, XRD).
Τέλος, δημιουργήθηκαν δυαδικά ολογράμματα σχεδιαζόμενα σε υπολογιστή με χρήση
των υπολογιστικών προγραμμάτων Holomaster® και VirtualLab® και έγινε η
αποτύπωσή τους (με χρήση Fiber Laser) σε υλικά όπως ανοξείδωτο ατσάλι και
ορείχαλκος υλικό. Οι δομές μελετήθηκαν με οπτικό μικροσκόπιο και SEM και η
αναπαραγωγή/ανακατασκευή τους έγινε με χρήση λέιζερ He-Ne (λ=633nm) και λέιζερ
Νd:YAG (2ω λ=532nm).
Η παρούσα εργασία απέδειξε ότι τεχνικές λέιζερ και νανοεκτύπωσης οδηγούν σε νέες
εφαρμογές φωτονικής, επεκτείνοντας την επεξεργασία πληροφοριών στις περιοχές
της κωδικοποίησης ασφαλείας και πιστοποίησης αυθεντικότητας.
(EL)
The present postgraduate diploma thesis was implemented at the Department of
Materials Science - University of Patras, as a part of the requirements of the
Programme of Graduate Studies in Materials Science. The work concerns the
development of optical waveguides and surface microstructures, by use of laser and
nanoimprinting methods, for photonic applications. In particular in this framework
optical waveguides were developed by use of soft lithography and nanoimprinting
using OrmoStamp® and mr-I 9030M of Microresist Technology and it was also
developed an optical system for testing the waveguiding.
In the second part of this work there were processed surface micorstructures and
binary computer generated holograms in metal substrates by use of Yb pulsed fiber
laser at 1064nm. The microstructures resulted in coloration and iridescence of the
metal surfaces. The coloration of metals developed in copper, gold were characterized
and studied showed that it is a combined phenomenon based on the oxidization and
the microstructure of the surfaces. In the case of iridescence the effect is a result of
the microstructure created. For the characterization, we used optical and scanning
electron microscopy/EDS and UV-Vis spectrophotometry in reflectance mode by use
of Theta metrisis, as well as XRD.
Finally binary computer generated holograms by use of HOLOMASTER and VirtualLab
software and etched by use Yb Fiber laser in materials such as stainless steel and
bronze. They were also studied by optical microscope and SEM and reconstructed
optically by using a HeNe laser (633nm) and an Nd YAG laser (2ω-532nm).
It is evidenced that laser techniques and nanoimpinting lead to novel applications of
photonics, expanding information processing to areas of security encoding and
authentication.
(EL)
Πανεπιστήμιο Πατρών
