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Structure determination of a holographic nanoparticle-polymer composite grating utilizing the Talbot effect and a standard microscope
Christian Puchberger
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physics
Betreuer*in
Martin Fally
Mitbetreuer*in
Jürgen Klepp
DOI
10.25365/thesis.72942
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-14324.20529.913345-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der Talbot-Effekt, ein Beugungseffekt im optischen Nahfeld, wurde in den letzten Jahren zunehmend wichtiger und hat vielfältige Anwendungen in der modernen Physik gefunden. Der Effekt wurde bei Licht, Wasserwellen, Atomen und sogar großen Molekülen beobachtet und bringt komplizierte und erstaunliche Muster hervor. Innerhalb der vorliegenden Arbeit sind verschiedenartige holographische Phasengitter die Objekte von Interesse, welche als strukturgebendes Merkmal Brechwertmodulationen aufweisen. Ihre Struktur wird vollständig durch die Gitterperiode und Amplituden und Phasen der Fourier Komponenten bestimmt, welche ein Brechwertprofil bilden. Demnach ist die Gitterstruktur vollständig aufgeklärt unter Kenntnis dieser Parameter. Allerdings muss man einen Weg finden das Phasenproblem zu umgehen oder zu lösen, um Informationen über die relativen Phasen der Fourier Komponenten zu erhalten. Da es bis heute keinen allgemeinen Ansatz zur Lösung des Problems gibt, wurden für bestimmte Fälle verschiedene Techniken entwickelt, um Phaseninformationen abzurufen. Unter Verwendung des Talbot-Effekts und der damit verbundenen sogenannten Talbot-Teppiche untersuchen wir die Anwendbarkeit der sich daraus ergebenden Strategie zur Gewinnung von Phaseninformationen für bestimmte Systeme und versuchen außerdem, die Struktur der von uns untersuchten Gitter zu bestimmen. Eine notwendige und zugleich erfüllte Anforderung, damit unser Ansatz Früchte trägt, ist die strenge Abhängigkeit des Talbot-Effekts von den Amplituden und Phasen derartiger Gitterstrukturen.
Abstract
(Englisch)
The Talbot effect, being a diffraction effect in the optical near field, became increasingly important in recent years and has found various applications in modern physics. The effect was observed with light, water waves, atoms and even large molecules and yields intricate and astonishing patterns. Within the present work, various holographic phase gratings are the objects of interest exhibiting refractive index modulations as their structure-giving feature. Their structure is fully determined by the grating period and amplitudes and phases of the Fourier components which form a refractive index profile. So, the grating structure is fully retrieved by knowing those parameters. However, one has to come up with a way to obviate or solve the phase problem of diffraction in order to get information about relative phases of the Fourier components. Since there is no general approach of solving the problem to this day, various techniques have been developed for particular cases to retrieve phase information. By employing the Talbot effect and, associated with it, so-called Talbot carpets, we investigate the applicability of the consequential strategy in retrieving phase information for particular systems and additionally attempt to determine the structure of gratings we are examining. A necessary, yet fulfilled requirement for our approach to bear fruits is the stringent dependency of the Talbot effect on the amplitudes and phases of such grating structures.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Talbot-Effekt Talbot-Teppich Gitter Mikroskop Optik Phasenproblem Brechungsindex
Schlagwörter
(Englisch)
Talbot effect Talbot carpet grating microscope optics phase problem refractive index
Autor*innen
Christian Puchberger
Haupttitel (Englisch)
Structure determination of a holographic nanoparticle-polymer composite grating utilizing the Talbot effect and a standard microscope
Paralleltitel (Deutsch)
Strukturbestimmung eines Nanopartikel-Polymer Kompositgitters unter der Nutzung des Talbot-Effektes und eines Standard Mikroskopes
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
115 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Martin Fally
AC Nummer
AC16743194
Utheses ID
65404
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |