Search

The thesis is aimed at the investigation of niche applications of solid-state lighting with controllable colour-rendition, spatial, photochemical, and photobiological properties. In order to employ the controllability of light emitting diode (LED) based lighting technology, the research on such niche applications as artwork illumination and street lighting are focussed. The smart colour rendition engine (CRE), which allows for continuously tuning metameric spectra with different colour rendition properties, is introduced. The results on the subjective validation of the statistical colour rendition metric using the CRE are presented. The main requirements for artwork illumination are overviewed and the application of the intelligently controlled CRE in artwork illumination is investigated in two aspects: a) the establishment of subjective needs in colour quality of illumination as a function of the contents of artworks and the observers’ cultural background and b) the effect of the control of photochemical damage irradiance on the visual impression from artworks, while adjusting the chromaticity and colour rendition properties of the illuminant. The results on the optimization of the luminance distribution within an intelligent lighting installation for pedestrian areas using the identification of subjective impressions are presented. The low-circadian action LED source for outdoor lighting is introduced and the results on the assessment of photometric, colorimetric... [to full text], Ši disertacija yra skirta ištirti kietakūnio apšvietimo su valdomomis spalvų perteikimo, erdvinėmis, fotocheminėmis ir fotobiologinėmis savybėmis galimus nišinius taikymus. Kaip nišinių taikymų pavyzdžiai, kuriuose ryškiausiai atsiskleidžia valdomo apšvietimo privalumai, buvo pasirinkti dailės kūrinių apšvietimas ir gatvių apšvietimas. Šiame darbe pristatytas išmanusis spalvų perteikimo variklis (SPV), leidžiantis tolydžiai keisti metamerinius spektrinės galios skirstinius, pasižyminčius skirtingomis spalvų perteikimo savybėmis. Naudojant SPV validuotas statistinis apšvietimo spalvinės kokybės vertinimo metodas. Apžvelgti dailės kūrinių apšvietimo reikalavimai bei pristatomi SPV pritaikymo dailės kūrinių apšvietimui pagal du kriterijus tyrimai: a) įvertinant apšvietimo spalvinei kokybei teikiamos subjektyvios pirmenybės priklausomybę nuo dailės kūrinio turinio ir žiūrovų kultūrinės kilmės; b) parodant regimosios išraiškos pokytį, atsirandantį dėl apšvietos lygio kitimo, kuomet fiksuojama apšvietimo fotocheminė įtaka apšviečiantiems paviršiams, kintant kokybiniams apšvietimo parametrams. Pristatomi apšvietimo skirstinio pėsčiųjų zonai optimizavimo rezultatai, gauti įvertinus subjektyvius poreikius. Pasiūlytas žemo cirkadinio poveikio kietakūnis šviesos šaltinis, skirtas lauko apšvietimui. Įvertintos tokio šaltinio fotometrinės, kolorimetrinės, spalvų perteikimo, fotobiologinės ir šviesinės taršos savybės bei atlikti tyrimai, įvertinantys psichofizines savybes.

Ši disertacija yra skirta ištirti kietakūnio apšvietimo su valdomomis spalvų perteikimo, erdvinėmis, fotocheminėmis ir fotobiologinėmis savybėmis galimus nišinius taikymus. Kaip nišinių taikymų pavyzdžiai, kuriuose ryškiausiai atsiskleidžia valdomo apšvietimo privalumai, buvo pasirinkti dailės kūrinių apšvietimas ir gatvių apšvietimas. Šiame darbe pristatytas išmanusis spalvų perteikimo variklis (SPV), leidžiantis tolydžiai keisti metamerinius spektrinės galios skirstinius, pasižyminčius skirtingomis spalvų perteikimo savybėmis. Naudojant SPV validuotas statistinis apšvietimo spalvinės kokybės vertinimo metodas. Apžvelgti dailės kūrinių apšvietimo reikalavimai bei pristatomi SPV pritaikymo dailės kūrinių apšvietimui pagal du kriterijus tyrimai: a) įvertinant apšvietimo spalvinei kokybei teikiamos subjektyvios pirmenybės priklausomybę nuo dailės kūrinio turinio ir žiūrovų kultūrinės kilmės; b) parodant regimosios išraiškos pokytį, atsirandantį dėl apšvietos lygio kitimo, kuomet fiksuojama apšvietimo fotocheminė įtaka apšviečiantiems paviršiams, kintant kokybiniams apšvietimo parametrams. Pristatomi apšvietimo skirstinio pėsčiųjų zonai optimizavimo rezultatai, gauti įvertinus subjektyvius poreikius. Pasiūlytas žemo cirkadinio poveikio kietakūnis šviesos šaltinis, skirtas lauko apšvietimui. Įvertintos tokio šaltinio fotometrinės, kolorimetrinės, spalvų perteikimo, fotobiologinės ir šviesinės taršos savybės bei atlikti tyrimai, įvertinantys psichofizines savybes., The thesis is aimed at the investigation of niche applications of solid-state lighting with controllable colour-rendition, spatial, photochemical, and photobiological properties. In order to employ the controllability of light emitting diode (LED) based lighting technology, the research on such niche applications as artwork illumination and street lighting are focussed. The smart colour rendition engine (CRE), which allows for continuously tuning metameric spectra with different colour rendition properties, is introduced. The results on the subjective validation of the statistical colour rendition metric using the CRE are presented. The main requirements for artwork illumination are overviewed and the application of the intelligently controlled CRE in artwork illumination is investigated in two aspects: a) the establishment of subjective needs in colour quality of illumination as a function of the contents of artworks and the observers’ cultural background and b) the effect of the control of photochemical damage irradiance on the visual impression from artworks, while adjusting the chromaticity and colour rendition properties of the illuminant. The results on the optimization of the luminance distribution within an intelligent lighting installation for pedestrian areas using the identification of subjective impressions are presented. The low-circadian action LED source for outdoor lighting is introduced and the results on the assessment of photometric, colorimetric... [to full text]

The goal of this dissertation work was to develop pulsed terahertz radiation techniques and use them to study different properties of the semiconductor materials and semiconductor devices. Three groups of materials were investigated: GaAsBi, GaAs nanowires, copper-indium chalcogenide. The used techniques are THz-TDS, optical pump – THZ probe, optical pump – optical probe and THz excitation spectral measurements. The main results that were presented in this dissertation are the following: thermal annealing has resulted in the shortening of electron lifetime in GaAsBi to picosecond values, which is important achievement for the application of this material in THz range components. In GaAsBi layers with larger than 10% Bi content absorption bleaching recovering on the picosecond time scale and its saturation can be realized when the wavelengths of the optical signals are as long as 1600 nm. The results of these studies can be applied in the production of SESAM with bismide absorption layer. The samples with GaAs nanowires emit THz radiation several times better than the bulk GaAs substrates due to enhanced light absorption because of localized surface plasmon resonances in GaAs nanowires. THz emission efficiency from thin copper-indium chalcogenide layers strongly depends on their stoichiometry and on the parameters of the top transparent contact layers, thus it can be used for the mapping of built-in electric fields in solar cells made from these layers., Šio darbo tikslas buvo susipažinti su terahercinių impulsų generavimo ir detektavimo būdais, įsisavinti įvairias terahercinių impulsų panaudojimo metodikas bei pritaikyti jas puslaidininkių medžiagų ir puslaidininkinių prietaisų tyrimui. Buvo tirtos trys medžiagų grupės: GaAsBi, GaAs nanovielutės ir Cu – In chalkogenidai. Tyrimui buvo naudojamos: THz – TDS, optinio žadinimo – THz zondavimo, optinio žadinimo – optinio zondavimo bei THz sužadinimo spektroskopijos metodikos. Pagrindiniai rezultatai aprašyti disertacijoje yra šie: GaAsBi bandinių atkaitinimas stipriai sumažino krūvininkų gyvavimo trukmes, kas yra naudinga THz komponentų gamyboj. Optinio praskaidrėjimo efektas ir pikosekundžių eilės krūvininkų gyvavimo trukmės GaAsBi epitaksiniuose sluoksniuose su 10% ir daugiau Bi atomų stebimas žadinant juos optine spinduliuote, kurios bangos ilgiai siekia iki 1600 nm. Šios GaAsBi bandinių savybės leidžia juos priakyti įsisotinančių sugėriklių veidrodžių gamyboje. Bandiniai su GaAs nanovielutėmis emituoja THz spinduliuotę kelis kartus geriau nei GaAs padėklas, dėl padidėjusios sugerties, kurią skatina paviršinių optinių plazmonų rezonansai GaAs nanovielutėse. THz emisijos efektyvumas iš Cu-In chalkogenidų sluoksnių stipriai priklauso nuo jų stechiometrijos ir viršutinio skaidraus kontakto parametrų, ir gali būti naudojamas saulės elementų, pagamintų šių sluoksnių pagrindu, vidinių elektrinių laukų tyrimui.

Šio darbo tikslas buvo susipažinti su terahercinių impulsų generavimo ir detektavimo būdais, įsisavinti įvairias terahercinių impulsų panaudojimo metodikas bei pritaikyti jas puslaidininkių medžiagų ir puslaidininkinių prietaisų tyrimui. Buvo tirtos trys medžiagų grupės: GaAsBi, GaAs nanovielutės ir Cu – In chalkogenidai. Tyrimui buvo naudojamos: THz – TDS, optinio žadinimo – THz zondavimo, optinio žadinimo – optinio zondavimo bei THz sužadinimo spektroskopijos metodikos. Pagrindiniai rezultatai aprašyti disertacijoje yra šie: GaAsBi bandinių atkaitinimas stipriai sumažino krūvininkų gyvavimo trukmes, kas yra naudinga THz komponentų gamyboj. Optinio praskaidrėjimo efektas ir pikosekundžių eilės krūvininkų gyvavimo trukmės GaAsBi epitaksiniuose sluoksniuose su 10% ir daugiau Bi atomų stebimas žadinant juos optine spinduliuote, kurios bangos ilgiai siekia iki 1600 nm. Šios GaAsBi bandinių savybės leidžia juos priakyti įsisotinančių sugėriklių veidrodžių gamyboje. Bandiniai su GaAs nanovielutėmis emituoja THz spinduliuotę kelis kartus geriau nei GaAs padėklas, dėl padidėjusios sugerties, kurią skatina paviršinių optinių plazmonų rezonansai GaAs nanovielutėse. THz emisijos efektyvumas iš Cu-In chalkogenidų sluoksnių stipriai priklauso nuo jų stechiometrijos ir viršutinio skaidraus kontakto parametrų, ir gali būti naudojamas saulės elementų, pagamintų šių sluoksnių pagrindu, vidinių elektrinių laukų tyrimui., The goal of this dissertation work was to develop pulsed terahertz radiation techniques and use them to study different properties of the semiconductor materials and semiconductor devices. Three groups of materials were investigated: GaAsBi, GaAs nanowires, copper-indium chalcogenide. The used techniques are THz-TDS, optical pump – THZ probe, optical pump – optical probe and THz excitation spectral measurements. The main results that were presented in this dissertation are the following: thermal annealing has resulted in the shortening of electron lifetime in GaAsBi to picosecond values, which is important achievement for the application of this material in THz range components. In GaAsBi layers with larger than 10% Bi content absorption bleaching recovering on the picosecond time scale and its saturation can be realized when the wavelengths of the optical signals are as long as 1600 nm. The results of these studies can be applied in the production of SESAM with bismide absorption layer. The samples with GaAs nanowires emit THz radiation several times better than the bulk GaAs substrates due to enhanced light absorption because of localized surface plasmon resonances in GaAs nanowires. THz emission efficiency from thin copper-indium chalcogenide layers strongly depends on their stoichiometry and on the parameters of the top transparent contact layers, thus it can be used for the mapping of built-in electric fields in solar cells made from these layers.

Disertacijos darbo tikslas buvo sukurti ir ištirti puslaidininkinius terahercinių (THz) impulsų emiterius ir detektorius, skirtus sistemoms, naudojančioms 1 μm bangos ilgio femtosekundinę lazerinę spinduliuotę. THz impulsų generavimo ir detektavimo sistema, kurios optoelektroninius puslaidininkinius komponentus aktyvuoja femtosekundiniai lazerio impulsai, yra plačiai taikoma terahercinėje laikinės srities spektroskopijoje. Tradiciškai tokiose sistemose naudojami Ti:safyre femtosekundiniai lazeriai, kurių spinduliuotės bangos ilgis yra ~800 nm. Šios sistemos nėra patogios dėl jų matmenų, nes lazeriai turi sudėtingą kelių pakopų kaupinimo sistemą. Pastaruoju metu THz impulsų generavimui vis dažniau naudojami femtosekundiniai kietakūniai ir šviesolaidiniai lazeriai, kurių spinduliuotės bangos ilgis patenka į artimosios IR spinduliuotės sritį. Tačiau šios sistemos vis dar neturi tinkamos medžiagos fotolaidiems elementams gaminti, kurie būtų žadinami 1 – 1,55 µm bangos ilgio lazeriais. Tokios medžiagos, visų pirmą, turi būti jautrios optinei spinduliuotei, o jų draustinės energijos tarpas turi atitikti žadinamos spinduliuotės fotonų energiją, be to sluoksniai turi pasižymėti didele tamsine varža bei labai trumpomis krūvininkų gyvavimo trukmėmis (~ 1 ps). Šioje disertacijoje yra pateikiami THz impulsų generavimo panaudojus puslaidininkių paviršius ir fotolaidžias antenas rezultatai, žadinant 1 µm bangos ilgio femtosekundiniais lazerio impulsais., The aim of dissertation was to develop and explore the semiconductor material terahertz (THz) pulse emitters, for Terahertz time–domain spectroscopy (THz–TDS) systems using a 1 μm wavelength femtosecond laser radiation. THz pulse generation and detection using optoelectronic semiconductor components in THz–TDS excited by femtosecond laser pulses become these days a powerful experimental technique. Traditionally, mode-locked Ti:sapphire lasers emitting at the wavelengths ~800 nm are used. However Ti:sapphire lasers require many-stage optical pumping arrangement, the system is quite bulky and complicated. The solution could be the lasers emitting in 1 – 1.55 µm, which can be directly pumped by diode laser bars. Recently, several compact, efficient and cost-effective solid-state and fiber laser systems that generate femtosecond pulses at near-infrared wavelengths have been developed and employed for activating THz–TDS systems. The main obstacle of these systems is the lack of material with appropriate bandgap, high dark resistivity and short (~ ps) carrier lifetimes.

The aim of dissertation was to develop and explore the semiconductor material terahertz (THz) pulse emitters, for Terahertz time–domain spectroscopy (THz–TDS) systems using a 1 μm wavelength femtosecond laser radiation. THz pulse generation and detection using optoelectronic semiconductor components in THz–TDS excited by femtosecond laser pulses become these days a powerful experimental technique. Traditionally, mode-locked Ti:sapphire lasers emitting at the wavelengths ~800 nm are used. However Ti:sapphire lasers require many-stage optical pumping arrangement, the system is quite bulky and complicated. The solution could be the lasers emitting in 1 – 1.55 µm, which can be directly pumped by diode laser bars. Recently, several compact, efficient and cost-effective solid-state and fiber laser systems that generate femtosecond pulses at near-infrared wavelengths have been developed and employed for activating THz–TDS systems. The main obstacle of these systems is the lack of material with appropriate bandgap, high dark resistivity and short (~ ps) carrier lifetimes., Disertacijos darbo tikslas buvo sukurti ir ištirti puslaidininkinius terahercinių (THz) impulsų emiterius ir detektorius, skirtus sistemoms, naudojančioms 1 μm bangos ilgio femtosekundinę lazerinę spinduliuotę. THz impulsų generavimo ir detektavimo sistema, kurios optoelektroninius puslaidininkinius komponentus aktyvuoja femtosekundiniai lazerio impulsai, yra plačiai taikoma terahercinėje laikinės srities spektroskopijoje. Tradiciškai tokiose sistemose naudojami Ti:safyre femtosekundiniai lazeriai, kurių spinduliuotės bangos ilgis yra ~800 nm. Šios sistemos nėra patogios dėl jų matmenų, nes lazeriai turi sudėtingą kelių pakopų kaupinimo sistemą. Pastaruoju metu THz impulsų generavimui vis dažniau naudojami femtosekundiniai kietakūniai ir šviesolaidiniai lazeriai, kurių spinduliuotės bangos ilgis patenka į artimosios IR spinduliuotės sritį. Tačiau šios sistemos vis dar neturi tinkamos medžiagos fotolaidiems elementams gaminti, kurie būtų žadinami 1 – 1,55 µm bangos ilgio lazeriais. Tokios medžiagos, visų pirmą, turi būti jautrios optinei spinduliuotei, o jų draustinės energijos tarpas turi atitikti žadinamos spinduliuotės fotonų energiją, be to sluoksniai turi pasižymėti didele tamsine varža bei labai trumpomis krūvininkų gyvavimo trukmėmis (~ 1 ps). Šioje disertacijoje yra pateikiami THz impulsų generavimo panaudojus puslaidininkių paviršius ir fotolaidžias antenas rezultatai, žadinant 1 µm bangos ilgio femtosekundiniais lazerio impulsais.

Rapidly developing areas of high field physics, generation of high order harmonics or isolated attosecond pulses, require high peak power few-cycle pulse sources. Optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA) has shown potential to satisfy these requirements and at present OPCPA is the leading technology for high energy few-cycle pulse table-top systems. The main objectives of this thesis were to investigate optical parametric amplification of broadband seed pulses in femtosecond and picosecond regimes, to develop and optimize a compact TW-scale OPCPA system intended for various applications in areas of high-field physics. In this thesis the main concept of such system is discussed, advantages and disadvantages of proposed approach are analyzed, the setup is compared to other world known systems. In this thesis an original approach for power scaling of regenerative amplifier by implementing several active elements in prolonged resonator has been proposed and investigated. Femtosecond pulse amplification in dual active element Yb:KGW regenerative amplifier has been demonstrated, resulting in boost of average output power to 30 W. Broad bandwidth pulse generation, parametric amplification and compression to transform limited values were analyzed both numerically and experimentally. White light continuum generation in bulk material for broadband seed formation, its further optical parametric amplification in noncollinear scheme were investigated and Yb:KGW driven... [to full text], Stiprių laukų fizikos srities tyrimams, aukštų eilių harmonikų ir pavienių atosekundinių impulsų generavimui, yra reikalingos kompaktiškos teravatų smailinės galios kelių optinių ciklų išvadinių impulsų lazerinės sistemos. Optinis parametrinis „čirpuotų“ impulsų stiprinimas yra vienas pagrindinių metodų leidžiančiu pasiekti šiems taikymams reikalingus lazerinių sistemų parametrus. Šios disertacijos darbo tikslas – ištirti femtosekundinės ir pikosekundinės trukmės impulsų stiprinimą optiniuose parametriniuose stiprintuvuose užkratui naudojant ypač plataus spektro signalą, bei sukurti ir optimizuoti čirpuotų impulsų parametrinio stiprinimo sistemą, užtikrinančią patikimą teravatų smailinės galios impulsų formavimą. Disertacijoje aptariama bendra tokios sistemos architektūra, nagrinėjami privalumai ir trūkumai, palyginama su kitomis pasaulyje egzistuojančiomis sistemomis. Šiame darbe pasiūlytas ir ištirtas lazerių vidutinės išvadinės galios didinimo metodas, naudojant kelis aktyviuosius elementus viename rezonatoriuje, ir pademonstruotas femtosekundinių impulsų stiprinimas šio metodo pagrindu sukonstruotame dviejų Yb:KGW aktyvių elementų regeneratyviniame stiprintuve, tokiu būdu padidinant lazerio išvadinę galią iki 30 W. Darbo metu sukonstruota bei ištirta Yb:KGW femtosekundiniu lazeriu kaupinamos baltos šviesos kontinuumo generavimo ir nekolinearaus kaupinimo optinio parametrinio stiprinimo sistema, kurios išvadinių impulsų energiją siekia 20 mikrodžiaulių, o impulsai... [toliau žr. visą tekstą]

Daugėjant įrodymų, kad žvaigždės formuojasi spiečiais, jų masių funkcijos ir evoliucijos savybes kol kas galima nustatyti empiriniais stebėjimais. Tačiau tirti žvaigždėdaros procesą mūsų Galaktikoje galima ribotai. Andromedos galaktika (M31) yra artimiausia žvaigždžių sistema, panaši į Galaktiką. Todėl ji tinkamiausia žvaigždžių spiečių populiacijai tirti, tačiau ilgą laiką buvo tirta ribotai dėl tankių žvaigždžių laukų stebėjimo sudėtingumo. Naudojant „Subaru“ teleskopo Suprime-Cam plataus lauko nuotraukas, buvo ištirti žvaigždžių spiečiai M31 galaktikos disko srityje, kuri pagal cheminę sudėtį, žvaigždinį tankį ir mažą žvaigždėdaros spartą yra analogiška Saulės aplinkai mūsų Galaktikoje. Buvo sukurti, išbandyti ir pritaikyti duomenų analizės metodai ir programos tankiems plataus lauko vaizdams apdoroti ir pusiau išskiriamų žvaigždžių spiečių evoliuciniams parametrams nustatyti. Pagrindiniai rezultatai: (1) žvaigždžių spiečių formavimosi spartos sustiprėjimas M31 galaktikoje įvyko prieš ~70 mln. m.; (2) maždaug 10% žvaigždžių spiečių gyvena ilgiau nei 100 mln. m.; (3) būdingoji ~10^4 Saulės masių spiečiaus gyvavimo trukmė yra ~300 mln. m.; (4) žvaigždžių spiečių masių pasiskirstymas panašus į kitų mažos žvaigždėdaros spartos galaktikų žvaigždžių spiečių pasiskirstymą ir jį gerai nusako Schechter'io funkcija, kurios charakteringoji masė ~2x10^5 Saulės masių. Tai rodo, kad M31 galaktikoje yra gausi vidutinės masės žvaigždžių spiečių populiacija, kuri mūsų Galaktikoje yra... [toliau žr. visą tekstą], Observational evidence that star formation proceeds in a clustered manner raises a question on the mass function of star clusters and their evolution. However, we have a limited scope of these processes in the Milky Way galaxy. The M31 galaxy is the nearest stellar system similar to our Galaxy, therefore, it is the most suitable one to provide clues for understanding the star cluster population and the evolution of galactic structures. However, detailed study of stellar populations and star clusters is a challenging task for ground-based observations due to crowded stellar fields. Using Subaru telescope Suprime-Cam wide-field images, a survey of clusters was carried out in the disk region of the M31 galaxy southwest field, which is a close analogue to that of the Solar neighborhood in terms of chemical composition, stellar density, and quiescent star formation. Data analysis methods and programs were developed, tested, and applied for crowded wide-field image reduction and evolutionary parameter determination of semi-resolved star clusters. The main results are: (1) enhanced star cluster formation activity in M31 occurred ~70 Myr ago; (2) approximately 10% of stars born in star clusters remain there at 100 Myr age; (3) the characteristic lifetime of a cluster of ~10^4 solar masses mass is ~300 Myr; (4) the mass function of star clusters in M31 is similar to that in other low star formation activity galaxies and it is best described by the Schechter's function with a... [to full text]