Nanolaminate structures fabricated by ALD for reducing propagation losses and enhancing the third-order optical nonlinearities

We demonstrate a novel atomic layer deposition (ALD) process to make high quality nanocrystalline titanium dioxide (TiO2) and zinc oxide (ZnO) with intermediate Al2O3 layers to limit the crystal size. The waveguide losses of TiO2/Al2O3 nanolaminates measured using the prism coupling method for both 633 nm and 1551 nm wavelengths are as low as 0.2 ± 0.1 dB/mm with the smallest crystal size. We also show that the third-order optical nonlinearity in ZnO/Al2O3 nanolaminates can be enhanced by nanoscale engineering of the thin film structure.Peer reviewe

Effect of atomic layer deposition on the quality factor of silicon nanobeam cavities

In this work we study the effect of thin-film deposition on the quality factor (Q) of silicon nanobeam cavities. We observe an average increase in the Q of 38±31% in one sample and investigate the dependence of this increase on the initial nanobeam hole sizes. We note that this process can be used to modify cavities that have larger than optimal hole sizes following fabrication. Additionally, the technique allows the tuning of the cavity mode wavelength and the incorporation of new materials, without significantly degrading Q

Osaaminen ja hyvinvointi yläkoulusta toiselle asteelle : tutkimus metropolialueen nuorista

Kouluikäisten oppiminen ja hyvinvointi ovat olleet pääosin erillisiä saarekkeita niin tutkimuksessa, lainsäädännössä kuin koulujen käytännön toiminnassa. Vuonna 2011 metropolialueen 14 kunnan seitsemännen luokan oppilaille (N ≈ 10 000) tehdyssä tutkimuksessa yhdistettiin oppiminen ja hyvinvointi. Tutkimus uusittiin oppilaiden ollessa yhdeksännellä luokalla. Seurantaa jatkettiin yhdistämällä aineistoon toisen asteen yhteisvalintatiedot ja selvittämällä nuorten toisen asteen opintojen tilannetta ensimmäisen lukuvuoden keväällä. Kuvaamme tässä raportissa niitä oppimiseen ja hyvinvointiin liittyviä tekijöitä, jotka selittävät oppilaiden eriytyviä kehityspolkuja yläkoulun aikana ja oppilaiden hakeutumista erilaisille opintopoluille toisen asteen valinnassa. Lisäksi selvitämme koulujen oppimisen tuen käytänteitä ja opiskeluhuollon resursseja sekä koulujen yhteistä toimintakulttuuria luovia koulujen toimintakäytänteitä hyvinvoinnin näkökulmasta Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen TEAviisarin ja valtakunnallisen VALAISE-seurantahankkeen rehtorikyselyn perusteella.Learning and well-being have been largely treated as separate entities in research and legislation regarding children and youth, and in the daily practices of the school. In 2011, a new research project was launched to study in unison the learning and well-being of approximately 10 000 seventh graders in the 14 municipalities of the Helsinki Metropolitan Area. The study was repeated when the students were at grade nine. In spring 2014, register data from the joint application system regarding the students’ selection of upper secondary education were added to the earlier data. In spring 2015, additional data were collected in the upper secondary schools to follow the status of the students’ studies. In this report, we describe the learning and well-being-related factors that explain students’ differentiating developmental paths during lower secondary education and their differing educational choices. Furthermore, we explore the schools’ practices in support for learning, their resources for student welfare services, and their practices for creating a school culture that promotes student well-being

WOOCOMMERCE-VERKKOKAUPAN PERUSTAMINEN WORDPRESS-JULKAISUJÄRJESTELMÄLLÄ

Opinnäytetyön aiheena oli luoda täysin uusi ja toimiva verkkokauppa. Toimeksiantajana on Kellosepänliike Karvonen Ky, joka on toiminut kello- ja kulta-alalla yli 50 vuotta. Yrityksellä on Porvoossa toimivan kivijalkakaupan lisäksi myös verkkokauppa, jonka alustana toimii Vilkas. Nykyinen verkkokauppa ei ole päässyt hinta-laatusuhteeltaan haluttuun tavoitteeseen, joten halutaan tietää lisää muista vaihtoehdoista. Opinnäytetyössä tutkittiin WordPress-julkaisujärjestelmän sekä WooCommerce-lisäosan tarjoamia mahdollisuuksia verkkokaupan luomista varten. Työn tarkoituksena oli saada selville, miten uusi verkkokauppa luodaan ja miten sitä ylläpidetään. Työ tehtiin käytännön esimerkkien avulla ja samalla luotiin verkossa toimiva pipokauppa. Pipokaupan lisäksi luotiin omalla palvelimella toimiva demokauppa, jotta työnantajan mahdollisen uuden verkkokaupan ulkonäköä saatiin selville. Työssä päästiin haluttuun tavoitteeseen ja saatiin työnantajalle arvokasta lisätietoa WooCommerce-verkkokaupan käyttöönotosta

A User-Centered Facilities Change Project

This research studies whether rebuilding projects could be improved with a more user-centered approach to the change process. A new perspective on facility change projects could benefit all stakeholders and increase the quality of the projects. The user-centered approach is gaining success in service and product design, but it is still young in facility management and building industries. Work environment and user satisfaction are growing in importance, which is creating pressure to increase the quality of the change process. A new approach could develop the industry and projects in many ways. The purpose of the thesis is to study and prove that benefits can be gained by knowing the users better and by involving them more in the rebuilding projects. The objective is to locate focus points, where the change process would most benefit by increasing user involvement or user understanding. Based on the focus points, it is possible to change the current project model in order to achieve more successful projects. The results develop the facility management industry towards a more user-centered approach, but also develop the project management on a local and corporate level. The thesis is based on the theory of facility management, project management and user-centered approach. It focuses on rebuilding projects for they are more user-centered by default and always involve users. The thesis starts by introducing a typical facility change project, the involved parties and how users influence a project outcome. Next, five interviews, covering all the major parties in a project, were conducted to include professional opinions and details about the user-centered approach and user involvement in projects. The interviews reveal important focus points where the user-centered approach has most development potential. The interviews and literature were used to create changes that increase the impetus of the user-centered approach. Overall, a new project model was created based on the changes. The new model was tested in a co-creation workshop and the results were evaluated. The research results prove how all participants consider that major benefits could be achieved by modifying the projects to be more user-centered. Implementing projects in a new way requires skills and roles that are not typical to the facility management and building industry. Facility management organizations are in a key position to endorse this new perspective and promote the found benefits. The new user studies phase, discovered in this research, provides an alternative that involves users early in a project. The second modification changes the later phases of a project and it is called a user viewing group. It possesses potential but has more risks and challenges. When changes are made to the model, the facilities management organization has to know the risks and challenges created by involving users more. Based on this thesis the benefits are greater than the risks, but require that the project organization has more resources and the projects are planned to include the changes. In the long run the new model and the changes could be integrated into the corporate culture to gain more permanent changes and a new perspective on change.Käyttäjälähtöinen tilamuutosprojekti Opinnäytetyö tutkii voidaanko tilamuutosprojekteja parantaa muuttamalla projekteja nykyistä käyttäjälähtöisemmiksi. Käyttäjälähtöinen lähestymistapa tilamuutosprojekteihin voisi parantaa projektien laatua ja lopputulosta kaikkien osapuolten kannalta. Käyttäjälähtöisyyden merkitys muilla aloilla, kuten palvelu- ja tuotekehityksessä, on kasvanut vuosittain. Toimitilajohtamisessa aihe on yhä uusi ja sen tuomat mahdollisuudet ovat suurelta osin hyödyntämättä. Uusi lähestymistapa voisi kehittää alaa ja projektijohtamista monella tapaa. Opinnäytetyön tarkoituksena on todistaa, että tuntemalla käyttäjien tarpeet entistä paremmin ja ottamalla käyttäjät osallisiksi muutosprojekteihin, voidaan saavuttaa huomattavia hyötyjä. Tutkimuksen tavoitteina on selvittää missä vaiheessa projektien tulisi muuttua aikaisempaa käyttäjälähtöisemmiksi, jotta lopputulos kokonaisuudessaan paranisi. Löytämällä tarkat kehityskohteet voidaan nykyistä perinteistä projektimallia muuttaa ja toteuttaa onnistuneempia projekteja. Tutkimuksen tulokset kehittävät tilamuutosprojekteja ja toimitila-alaa käyttäjälähtöisemmäksi, mutta myös parantavat projektijohtamista paikallisella ja yritystasolla. Opinnäytetyön tärkeimpiä käsitteitä ovat toimitilajohtaminen, projektijohtaminen ja käyttäjälähtöisyys. Työ keskittyy tilamuutosprojekteihin, sillä ne ovat lähtökohdiltaan enemmän käyttäjiä huomioivia ja käyttäjät ovat niissä väistämättä vahvasti mukana. Työn ensivaiheet esittelevät perinteisen kirjallisuuteen pohjautuvan tilamuutosprosessin, sen vaiheet ja tärkeimmät osapuolet. Käyttäjälähtöisyyttä ja sen lisäämistä projekteissa selvitetään haastattelemalla viittä kokenutta asiantuntijaa. Haastattelut paljastavat tarkemmin prosessin eri osapuolten näkemykset ja yksityiskohtia käyttäjälähtöisyydestä projekteissa. Haastattelujen tuloksista selviää missä vaiheessa muutosprosessia projektimallia kannattaa muuttaa ja minkälaisia muutoksia tulisi malliin tehdä. Haastattelujen ja kirjallisuuden avulla projektimalliin tehtiin muutoksia, joiden tavoitteena on lisätä käyttäjälähtöisyyttä havaituissa kohdissa. Uutta projektimallia kokeiltiin testiryhmän avulla ja tulokset arvioidaan lopuksi. Tulokset vahvistavat projektien osapuolten uskovan, että lisäämällä käyttäjälähtöisyyttä projekteissa voidaan saavuttaa huomattavia hyötyjä. Työn tuloksena kehitetyn uuden mallin käyttäminen onnistuneesti ei kuitenkaan ole mahdollista muuttamatta myös projektien osapuolia tai heidän tehtäviään. Uuden projektimallin käyttäminen vaatii uutta osaamista ja uusia rooleja projektiorganisaatioon. Toimitilajohtamisen organisaatiot ovat avainasemassa uusien toimintamallien ja muutosten toteuttamisessa. Tutkimuksessa kehitetty käyttäjien tarpeiden tutkimiseen keskittyvä vaihe antaa mahdollisuuden toteuttaa projekteja käyttäjälähtöisemmin osallistamalla käyttäjiä enemmän projektin alkupuolella. Toinen muutos, käyttäjistä koostuva katselmointiryhmä tuo huomattavia hyötyjä, mutta ryhmän hallinnoiminen sisältää enemmän haasteita. Yleisellä tasolla toimitilajohtajien on ohjattava projekteja eri tavalla ja huomioitava uuden mallin tuomat tarpeet ja haasteet. Myös projektien osapuolten on ymmärrettävä uudet tarpeet ja projektit on suunniteltava niiden mukaisesti. Pidemmällä tähtäimellä muutosten on vaikutettava yrityksen toimintamalleihin ja kulttuuriin, jotta voidaan saavuttaa pysyvämpi muutos yrityksessä ja uusi näkökulma projektijohtamiseen

Nanorakenteita fotoniikan sovelluksiin

This thesis focuses on the fabrication and optical properties of the different nanostructures, namely silver nanoparticles, nanolaminates, and silicon nanostrip and slot waveguides. In the first part, two different silver nanoparticle fabrication techniques into glass are introduced and their surface-enhanced Raman scattering (SERS) properties are studied. A silver ion exchange with a heat treatment is a very simple way to produce SERS substrates. The benefit of the two-step ion exchange is the possibility to fabricate silver nanoparticles only at specific areas with desired shapes and sizes. In the second part, ZnO/Al2O3 and TiO2/Al2O3 nanolaminates are fabricated by atomic layer deposition (ALD). About 1 nm thick amorphous Al2O3 layer between the crystalline material (in this study, ZnO and TiO2) is used to limit the size of the crystals in the nanolaminate. In the ZnO/Al2O3 nanolaminates, the third order optical nonlinearity is enhanced using thin ZnO intermediate layers. In the TiO2/Al2O3 nanolaminates, the slab waveguide propagation loss as low as 2 dB/cm is achieved using very thin TiO2 intermediate layers. In the third part, silicon slot and strip waveguides combined with ALD materials are studied. ALD is used to fully fill the silicon slot waveguides and Al2O3 filled slot waveguides are shown to be suitable for applications where low nonlinearity and low-loss waveguides are needed. The multiple slot waveguide for both TE- and TM-polarizations is demonstrated by growing a 50 nm thick ALD Al2O3 layer upon the silicon slot waveguide and then covering the structure with a 130 nm thick ALD TiO2. Broad-bandwidth polarization independent operation of a silicon nanostrip waveguide ring resonator is achieved using a 150 nm thick ALD TiO2 cover layer.Tämä väitöskirja keskittyy erilaisten nanorakenteiden (hopeananopartikkeleiden, nanolaminaattien, ja piistä valmistettujen nanovalokanavien) valmistukseen ja niiden optisiin ominaisuuksiin. Väitöskirja voidaan jakaa kolmeen eri kokonaisuuteen aiheiden pohjalta. Ensimmäisessä osiossa esitellään kaksi erilaista menetelmää hopeananopartikkeleiden valmistamiseksi lasiin sekä tutkitaan valmistettujen nanopartikkeleiden pintatehostettuja Raman-sironta (SERS) ominaisuuksia. Hopeaioninvaihto yhdessä lämpökäsittelyn kanssa on hyvin yksinkertainen menetelmä valmistaa pintatehostettuun Raman-sirontaan soveltuvia alustoja. Kaksiosaisen ioninvaihtomenetelmän etuna on mahdollisuus valmistaa tietyn muotoisia ja kokoisia nanopartikkelialueita haluttuihin kohtiin lasissa. Toisessa osiossa valmistetaan ZnO/Al2O3 ja TiO2/Al2O3 -nanolaminaatteja atomikerroskasvatusmenetelmällä (ALD). Noin 1 nm paksuista Al2O3-kerrosta kiteisten materiaalien välissä (tässä tutkimuksessa, ZnO ja TiO2) käytetään rajoittamaan kiteisten materiaalien kidekokoa nanolaminaateissa. ZnO/Al2O3-nanolaminaattien kolmannen kertaluvun optisia epälineaarisuuksia vahvistettiin käyttämällä hyvin ohuita ZnO-kerroksia. TiO2/Al2O3-nanolaminaateissa päästiin jopa 2 dB/cm aaltojohdehäviöihin käyttämällä hyvin ohuita TiO2-välikerroksia. Kolmannessa osiossa tutkitaan atomikerroskasvatusmenetelmällä valmistettujen materiaalien yhdistämistä piivalokanaviin. ALD:tä käytetään täyttämään täysin piirakovalokanava ja alumiinioksidilla täytetyn piirakovalokanavan osoitetaan sopivan matalaa epälineaarisuutta ja pieniä valokanavahäviöitä vaativiin sovelluksiin. Monirakovalokanava, joka toimii sekä TE- ja TM-polarisaatioille demonstroidaan kasvattamalla ensin 50 nm paksu Al2O3-kerros piirakovalokanavan päälle ja sitten peittämällä tämä rakenne 130 nm paksulla TiO2-kalvolla. Laajalla aallonpituusalueella polarisaatioriippumaton piinanovalokanavaan perustuva rengasresonaattori saavutettiin kasvattamalla 150 nm paksu TiO2-kerros rengasresonaattorirakenteen pinnalle

Characterization setup for lithium niobate waveguides

In this thesis, the characterization setup for green light generation in lithium niobate waveguides has been built. In the beginning, the operational principles of the waveguides and the different waveguide structures have been introduced. The properties and the fabrication methods of the lithium niobate waveguides, which are used to second-harmonic generation, have been discussed in Chapter 3. Using this theoretical background, the characterization setup for lithium niobate waveguides could have been designed. The final part of the thesis has been focused on designing and building the setup, and measuring the stability of this setup. Finally, the green light has been generated using the setup, and the improvements of the setup are discussed.Tässä työssä on rakennettu mittauslaitteisto litiumniobaattiaaltojohteille, joita käytetään vihreän laservalon generointiin. Aluksi työssä on kerrottu aaltojohteiden toimintaperiaatteista ja niiden erilaisista rakenteista. Kolmannessa kappaleessa on käsitelty toisen harmonisen generointiin käytettäviä litiumniobaattiaaltojohteita, niiden ominaisuuksia ja valmistusmenetelmiä. Näitä teoriatietoja käyttämällä on voitu suunnitella mittauslaitteisto litiumniobaattiaaltojohteiden karakterisointiin. Työn loppuosassa on keskitytty tämän mittalaitteiston suunnitteluun ja rakentamiseen, sekä tehty luotettavuusmittauksia tälle laitteistolle. Lopuksi työssä on generoitu vihreää valoa litiumniobaattiaaltojohteesta tämän mittauslaitteiston avulla, sekä pohdittu keinoja kehittää laitteistoa edelleen

Natural Silk as a Photonics Component

Silk fibers are expected to become a pathway to biocompatible and bioresorbable waveguides, which could be used to deliver localized optical power for various applications, e.g., optical therapy or imaging inside living tissue. Here, for the first time, the linear and nonlinear optical properties of natural silk fibers have been studied. The waveguiding properties of silk fibroin of largely unprocessed Bombyx mori silkworm silk are assessed using two complementary methods, and found to be on the average 2.8 dB mm-1. The waveguide losses of degummed silk are to a large extent due to scattering from debris on fiber surface and helical twisting of the fiber. Nonlinear optical microscopy reveals both configurational defects such as torsional twisting, and strong symmetry breaking at the center of the fiber, which provides potential for various nonlinear applications. Our results show that nonregenerated B. mori silk can be used for delivering optical power over short distances, when the waveguide needs to be biocompatible and bioresorbable, such as embedding the waveguide inside living tissue.Peer reviewe

Applications of atomic layer deposition in nanophotonics

Non peer reviewe