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dc.contributor.advisor Marowsky, Gerd Prof. Dr. de
dc.contributor.author Selle, André de
dc.date.accessioned 2009-06-08T15:30:45Z de
dc.date.accessioned 2013-01-18T13:37:45Z de
dc.date.available 2013-01-30T23:51:10Z de
dc.date.issued 2009-06-08 de
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B48A-1 de
dc.description.abstract Die strukturelle Verknüpfung eines planaren Wellenleiters mit einem dielektrischen Beugungsgitter ermöglicht es, polarisiertes monochromatisches Licht unter einem bestimmten Winkel in die Verbundstruktur ein- und vollständig wieder auszukoppeln. Diese Eigenschaft sog. dielektrischer Wellenleitergitter wird als elektromagnetische Resonanz verstanden und besitzt drei wesentliche Merkmale: Nahezu vollständige Unterdrückung des Anregungslichts in Transmission; gleichzeitiger Anstieg der Reflektivität auf annähernd 100 %; Auftreten stark erhöhter, aber schnell abklingender (evaneszenter) Felder an der Oberfläche des Wellenleiters.Um die Resonanz von Wellenleitergittern besser zu verstehen, werden vorstrukturierte Substrate mit optisch hoch-brechenden Materialien beschichtet und anschließend mittels Laserlicht verschiedener Wellenlängen charakterisiert. Das Resonanzverhalten der gefertigten Proben wird dabei in Transmission und Reflexion sowohl spektral als auch winkelabhängig untersucht und mit Berechnungen auf der Grundlage analytischer und numerischer Methoden verglichen. Zusätzlich zu den Proben mit rein passivem Verhalten wird mithilfe eines porösen Wellenleiters ein neuer Freiheitsgrad erzeugt, der es erlaubt, den Brechungsindex der Schicht und damit die Resonanz durch bloße Änderung der Temperatur zu verschieben.Um die unter Resonanzbedingungen auftretende Felderhöhung zu bestimmen, werden Markerfarbstoffe auf der Oberfläche der Wellenleitergitter aufgebracht und mithilfe eines Ultrakurzpuls-Lasers durch Zwei-Photonen-Absorptionsprozesse zur Emission von Licht (Fluoreszenz) angeregt. Dabei werden Verstärkungen der Fluoreszenz von deutlich über zwei Größenordnungen gegenüber nicht-resonanter Anregung beobachtet; wobei ein Nachweis noch bei zehn Farbstoffmolekülen auf einem Quadratmikrometer möglich ist. Den Abschluss der Untersuchungen stellt die Fluoreszenzlichtdetektion einer körperverwandten Aminosäuresequenz in nativer Umgebung dar. Die daraus resultierenden Ergebnisse unterstreichen das Anw endungspotential der Wellenleitergitter als Sensorplattform für die Biochemie. de
dc.format.mimetype application/pdf de
dc.language.iso ger de
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nd/2.0/de/ de
dc.title Dielektrische Wellenleitergitter in Resonanz de
dc.title.alternative Theorie, Charakterisierung und Anwendung de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated All-dielectric Resonant Waveguide Gratings de
dc.contributor.referee Marowsky, Gerd Prof. Dr. de
dc.date.examination 2008-11-19 de
dc.subject.dnb 530 Physik de
dc.description.abstracteng The combination of a planar waveguide and a one-dimensional diffraction grating allows to couple polarized monochromatic light under a given incident angle into and totally out of the all-dielectric compound structure. This optical property of a so-called dielectric waveguide-grating is ascribed to an electromagnetic resonance that exhibits three significant and remarkable features: A nearly complete suppression of the incident light in transmission geometry; a simultaneous increase of the reflectivity to almost 100 %; an emergence of strongly enhanced but rapidly decaying (evanescent) waves at the boundary interfaces of the waveguide layer.To understand the resonance of waveguide-gratings, substrates with a prestructured grating profile are coated with high refractive index waveguide materials. Subsequently, the anufactured waveguide-grating samples are characterized by laser light of different wavelengths. In order to analyze the resonance behavior, the spectrum as well as angular distribution of the transmitted and reflected light is detected and all of the experimental results are compared with numerical calculations. In addition to the samples with a purely passive structure, a specific porous waveguide material with a temperature-dependent refractive index allows a spectral shift of the resonance simply by changing the temperature of the sample.Furthermore, to determine the field enhancement near the waveguide interfaces, fluorescent dye molecules are applied on the surface of a waveguide-grating and are stimulated with an ultra-short pulse laser. Due to two-photon absorption processes of the dye molecules fluorescent light from the surface is emitted. Under resonance condition, a fluorescence enhancement by over two orders of magnitudes compared to a non-resonant excitation is observed. The resonant fluorescence excitation is still possible with a detection limit of only ten dye molecules on a square micrometer. As a result, one is able to successfully measure the enhanced fluorescence light of a labeled human self-peptide in an aqueous environment. This strongly suggests the waveguide-grating as an enhancement sensor platform in biotechnology. de
dc.contributor.coReferee Lauterborn, Werner Prof. Dr. de
dc.title.alternativeTranslated Theory, Characterization and Application de
dc.subject.topic Mathematics and Computer Science de
dc.subject.ger Wellenleitergitter de
dc.subject.ger Doppel-Gitter-Wellenleiter-Struktur de
dc.subject.ger evaneszente Felderhöhung de
dc.subject.ger Fluoreszenz de
dc.subject.ger elektromagnetische Resonanz de
dc.subject.eng Resonant waveguide grating de
dc.subject.eng double grating waveguide structure de
dc.subject.eng evanescent field enhancement de
dc.subject.eng fluorescence de
dc.subject.eng electromagnetic resonance de
dc.subject.bk 33.05 de
dc.subject.bk 33.18 de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2129-4 de
dc.identifier.purl webdoc-2129 de
dc.affiliation.institute Fakultät für Physik de
dc.subject.gokfull RPC 280: Interferenz {Physik: Optische Wellen} de
dc.subject.gokfull RPC 300: Reflexion {Physik: Optische Wellen} de
dc.subject.gokfull RPC 380: Polarisation {Physik: Optische Wellen} de
dc.subject.gokfull RPV 210: Optische Wellenleiter {Physik} de
dc.subject.gokfull RPV 220: Spiegel {Physik: Optik} de
dc.subject.gokfull RPV 340: Filter {Physik: Optik} de
dc.identifier.ppn 611765357 de

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