Optisks čukstošās galerijas modu mikrorezonatora mitruma sensors

Abstract

Šajā bakalaura darbā tiek pētīti čukstošās galerijas modu (ČGM) mikrorezonatori un to pielietojums gaisa mitruma kontrolei un mērīšanai. ČGM rodas, kad gludas virsmas optiskajos dobumos notiek konstruktīva interference. Rezultātā rezonatorā paliek tikai noteikti viļņu garumi, kas atkarīgi no rezonatora izmēra un laušanas koeficienta. Līdz ar to, ja kāds no šiem parametriem gaisa mitruma izmaiņu dēļ mainās, rezonatoru var izmantot kā mitruma sensoru. Eksperimentam izvēlēts glicerīna piliens, kurā ČGM rezonanses ierosinātas ar skenējamu pusvadītāju lāzeru. Izveidota eksperimentāla iekārta, ar kuru var pētīt šāda veida mitruma sensoru. Rezultātā iegūta jutība vidēji 4,14 nm/% RH lāzera viļņa garuma izmaiņai ar izšķirtspēju 0,03–0,05 % RH.

This thesis is focused on researching whispering gallery mode (WGM) microresonators and their application in humidity control and measurements. WGM are created when constructive interference takes place in optical cavities with smooth edges. As a result, only specific wavelengths exist in the cavity. These wavelengths depend on the radius and the refractive index of the resonator. As one or both parameters change due to the change in air humidity, resonator can be used as humidity sensor. For this experiment, glycerol droplet was chosen. WGM were excited using a tunable semiconductor laser. To research this type of humidity sensor, experimental set-up was created. As a result, sensitivity of 4,14 nm/% RH was achieved with resolution 0,03–0,05 % RH on average.