Air-gap based vertical cavity micro-opto-electro-mechanical Fabry-Perot filters

Mikrooptische Filter sind heutzutage in vielen Bereichen in der Telekommunikation unersetzlich. Wichtige Einsatzgebiete sind aber auch spektroskopische Systeme in der Medizin-, Prozess- und Umwelttechnik. Diese Arbeit befasst sich mit der Technologieentwicklung und Herstellung von luftspaltbasierenden, vertikal auf einem Substrat angeordneten, oberflächenmikromechanisch hergestellten Fabry-Perot-Filtern. Es werden zwei verschiedene Filtervarianten, basierend auf zwei verschiedenen Materialsystemen, ausführlich untersucht. Zum einen handelt es sich dabei um die Weiterentwicklung von kontinuierlich mikromechanisch durchstimmbaren InP / Luftspaltfiltern; zum anderen werden neuartige, kostengünstige Siliziumnitrid / Luftspaltfilter wissenschaftlich behandelt. Der Inhalt der Arbeit ist so gegliedert, dass nach einer Einleitung mit Vergleichen zu Arbeiten und Ergebnissen anderer Forschergruppen weltweit, zunächst einige theoretische Grundlagen zur Berechnung der spektralen Reflektivität und Transmission von beliebigen optischen Schichtanordnungen aufgezeigt werden. Auß erdem wird ein kurzer theoretischer Ü berblick zu wichtigen Eigenschaften von Fabry-Perot-Filtern sowie der Möglichkeit einer mikromechanischen Durchstimmbarkeit gegeben. Daran anschließ end folgt ein Kapitel, welches sich den grundlegenden technologischen Aspekten der Herstellung von luftspaltbasierenden Filtern widmet. Es wird ein Zusammenhang zu wichtigen Referenzarbeiten hergestellt, auf denen diverse Weiterentwicklungen dieser Arbeit basieren. Die beiden folgenden Kapitel erläutern dann ausführlich das Design, die Herstellung und die Charakterisierung der beiden oben erwähnten Filtervarianten. Abgesehen von der vorangehenden Epitaxie von InP / GaInAs Schichten, ist die Herstellung der InP / Luftspaltfilter komplett im Institut durchgeführt worden. Die Herstellungsschritte sind ausführlich in der Arbeit erläutert, wobei ein Schwerpunktthema das trockenchemische Ä tzen von InP sowie GaInAs, welches als Opferschichtmaterial für die Herstellung der Luftspalte genutzt wurde, behandelt. Im Verlauf der wissenschaftlichen Arbeit konnten sehr wichtige technische Verbesserungen entwickelt und eingesetzt werden, welche zu einer effizienteren technologischen Herstellung der Filter führten und in der vorliegenden Niederschrift ausführlich dokumentiert sind. Die hergestellten, für einen Einsatz in der optischen Telekommunikation entworfenen, elektrostatisch aktuierbaren Filter sind aus zwei luftspaltbasierenden Braggspiegeln aufgebaut, welche wiederum jeweils 3 InP-Schichten von (je nach Design) 357nm bzw. 367nm Dicke aufweisen. Die Filter bestehen aus im definierten Abstand parallel übereinander angeordneten Membranen, die über Verbindungsbrücken unterschiedlicher Anzahl und Länge an Haltepfosten befestigt sind. Da die mit 357nm bzw. 367nm vergleichsweise sehr dünnen Schichten freitragende Konstrukte mit bis zu 140 nm Länge bilden, aber trotzdem Positionsgenauigkeiten im nm-Bereich einhalten müssen, handelt es sich hierbei um sehr anspruchsvolle mikromechanische Bauelemente. Um den Einfluss der zahlreichen geometrischen Strukturparameter studieren zu können, wurden verschiedene laterale Filterdesigns implementiert. Mit den realisierten Filter konnte ein enorm weiter spektraler Abstimmbereich erzielt werden. Je nach lateralem Design wurden internationale Bestwerte für durchstimmbare Fabry-Perot-Filter von mehr als 140nm erreicht. Die Abstimmung konnte dabei kontinuierlich mit einer angelegten Spannung von nur wenigen Volt durchgeführt werden. Im Vergleich zu früher berichteten Ergebnissen konnten damit sowohl die Wellenlängenabstimmung als auch die dafür benötigte Abstimmungsspannung signifikant verbessert werden. Durch den hohen Brechungsindexkontrast und die geringe Schichtdicke zeigen die Filter ein vorteilhaftes, extrem weites Stopband in der Größ enordnung um 550nm. Die gewählten, sehr kurzen Kavitätslängen ermöglichen einen freien Spektralbereich des Filters welcher ebenfalls in diesen Größ enordnungen liegt, so dass ein weiter spektraler Einsatzbereich ermöglicht wird. Während der Arbeit zeigte sich, dass Verspannungen in den freitragenden InPSchichten die Funktionsweise der mikrooptischen Filter stark beeinflussen bzw. behindern. Insbesondere eine Unterätzung der Haltepfosten und die daraus resultierende Verbiegung der Ecken an denen sich die Verbindungsbrücken befinden, führte zu enormen vertikalen Membranverschiebungen, welche die Filtereigenschaften verändern. Um optimale Ergebnisse zu erreichen, muss eine weitere Verbesserung der Epitaxie erfolgen. Jedoch konnten durch den zusätzlichen Einsatz einer speziellen Schutzmaske die Unterätzung der Haltepfosten und damit starke vertikale Verformungen reduziert werden. Die aus der Verspannung resultierenden Verformungen und die Reaktion einzelner freistehender InP Schichten auf eine angelegte Gleich- oder Wechselspannung wurde detailliert untersucht. Mittels Weisslichtinterferometrie wurden lateral identische Strukturen verglichen, die aus unterschiedlich dicken InP-Schichten (357nm bzw. 1065nm) bestehen. Einen weiteren Hauptteil der Arbeit stellen Siliziumnitrid / Luftspaltfilter dar, welche auf einem neuen, im Rahmen dieser Dissertation entwickelten, technologischen Ansatz basieren. Die Filter bestehen aus zwei Braggspiegeln, die jeweils aus fünf 590nm dicken, freistehenden Siliziumnitridschichten aufgebaut sind und einem Abstand von 390nm untereinander aufweisen. Die Filter wurden auf Glassubstraten hergestellt. Der Herstellungsprozess ist jedoch auch mit vielen anderen Materialien oder Prozessen kompatibel, so dass z.B. eine Integration mit anderen Bauelemente relativ leicht möglich ist. Die Prozesse dieser ebenfalls oberflächenmikromechanisch hergestellten Filter wurden konsequent auf niedrige Herstellungskosten optimiert. Als Opferschichtmaterial wurde hier amorph abgeschiedenes Silizium verwendet. Der Herstellungsprozess beinhaltet die Abscheidung verspannungsoptimierter Schichten (Silizium und Siliziumnitrid) mittels PECVD, die laterale Strukturierung per reaktiven Ionenätzen mit den Gasen SF6 / CHF3 / Ar sowie Fotolack als Maske, die nasschemische Unterätzung der Opferschichten mittels KOH und das Kritisch-Punkt-Trocken der Proben. Die Ergebnisse der optischen Charakterisierung der Filter zeigen eine hohe Ü bereinstimmung zwischen den experimentell ermittelten Daten und den korrespondierenden theoretischen Modellrechnungen. Weisslichtinterferometermessungen der freigeätzten Strukturen zeigen ebene Filterschichten und bestätigen die hohe vertikale Positioniergenauigkeit, die mit diesem technologischen Ansatz erreicht werden kann.

Micro-electromechanical structural design and optimization of vertical cavity photonic devices with wide continuous tuning

Diese Arbeit umfaßt das elektromechanische Design und die Designoptimierung von weit durchstimmbaren optischen multimembranbasierten Bauelementen, mit vertikal orientierten Kavitäten, basierend auf der Finiten Element Methode (FEM). Ein multimembran InP/Luft Fabry-Pérot optischer Filter wird dargestellt und umfassend analysiert. In dieser Arbeit wird ein systematisches strukturelles Designverfahren dargestellt. Genaue analytische elektromechanischer Modelle für die Bauelemente sind abgeleitet worden. Diese können unschätzbare Werkzeuge sein, um am Anfang der Designphase schnell einen klaren Einblick zur Verfügung zu stellen. Mittels des FEM Programms ist der durch die nicht-lineare Verspannung hervorgerufene versteifende Effekt nachgeforscht und sein Effekt auf die Verlängerung der mechanischen Durchstimmungsstrecke der Bauelemente demonstriert worden. Interessant war auch die Beobachtung, dass die normierte Relation zwischen Ablenkung und Spannung ein unveränderliches Profil hat. Die Deformation der Membranflächen der in dieser Arbeit dargestellten Bauelementformen erwies sich als ein unerwünschter, jedoch manchmal unvermeidbarer Effekt. Es zeigt sich aber, dass die Wahl der Größe der strukturellen Dimensionen den Grad der Membrandeformation im Falle der Aktuation beeinflusst. Diese Arbeit stellt ein elektromechanisches in FEMLAB implementierte quasi-3D Modell, das allgemein für die Modellierung dünner Strukturen angewendet werden kann, dar; und zwar indem man diese als 2D-Objekte betrachtet und die dritte Dimension als eine konstante Größe (z.B. die Schichtdicke) oder eine Größe, welche eine mathematische Funktion ist, annimmt. Diese Annahme verringert drastisch die Berechnungszeit sowie den erforderlichen Arbeitsspeicherbedarf. Weiter ist es für die Nachforschung des Effekts der Skalierung der durchstimmbaren Bauelemente verwendet worden. Eine neuartige Skalierungstechnik wurde abgeleitet und verwendet. Die Ergebnisse belegen, dass das daraus resultierende, skalierte Bauelement fast genau die gleiche mechanische Durchstimmung wie das unskalierte zeigt. Die Einbeziehung des Einflusses von axialen Verspannungen und Gradientenverspannungen in die Berechnungen erforderte die Änderung der Standardimplementierung des 3D Mechanikberechnungsmodus, der mit der benutzten FEM Software geliefert wurde. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen einen großen Einfluss der Verspannung auf die Durchstimmungseigenschaften der untersuchten Bauelemente. Ferner stimmten die Ergebnisse der theoretischen Modellrechnung mit den experimentellen Resultaten sehr gut überein.

Accuracy of outcome anticipation, but not gaze behavior, differs against left- and right-handed penalties in team-handball goalkeeping

Low perceptual familiarity with relatively rarer left-handed as opposed to more common right-handed individuals may result in athletes' poorer ability to anticipate the former's action intentions. Part of such left-right asymmetry in visual anticipation could be due to an inefficient gaze strategy during confrontation with left-handed individuals. To exemplify, observers may not mirror their gaze when viewing left- vs. right-handed actions but preferentially fixate on an opponent's right body side, irrespective of an opponent's handedness, owing to the predominant exposure to right-handed actions. So far empirical verification of such assumption, however, is lacking. Here we report on an experiment where team-handball goalkeepers' and non-goalkeepers' gaze behavior was recorded while they predicted throw direction of left- and right-handed 7-m penalties shown as videos on a computer monitor. As expected, goalkeepers were considerably more accurate than non-goalkeepers and prediction was better against right- than left-handed penalties. However, there was no indication of differences in gaze measures (i.e., number of fixations, overall and final fixation duration, time-course of horizontal or vertical fixation deviation) as a function of skill group or the penalty-takers' handedness. Findings suggest that inferior anticipation of left-handed compared to right-handed individuals' action intentions may not be associated with misalignment in gaze behavior. Rather, albeit looking similarly, accuracy differences could be due to observers' differential ability of picking up and interpreting the visual information provided by left- vs. right-handed movements.

Fiabilitat de les proves de força en salt vertical i velocitat de cursa en escolars de 6 a 8 anys. 'Fiabilidad de las pruebas de fuerza en salto vertical y velocidad de carrera en escolares de 6 a 8 años'.

Resumen tomado de la publicación

Contemporary Social Movements and the Web

Social Movements are decentralising in the modern world. Web 2.0 has driven latency structures in social movements, and made activism more personal than ever before, but it has also introduced the concept of slacktivism. Micro-Macro relationships are becoming important theoretical frameworks for Social Movement research on the Web - has the Global Justice Movement of 1999 become Global Justice Networks in 2013?

Análisis de la marcha del 4 de febrero de 2008 como ejemplo de las nuevas metodologías de movilización social a la luz de la noopolitik.

La Ciencia Política siempre ha buscado profundizar en el fenómeno del poder y sus causas. Las teorías han cambiado conforme a las circunstancias sociales a lo largo de la historia; no obstante, en la actualidad las dinámicas de comunicación facilitadas por elementos tecnológicos han generado coyunturas sin antecedentes como la ocurrida en Colombia el 4 de febrero de 2008 “Un Millón de voces contra las FARC” La generalización en el uso de Internet y –sobre todo- las redes sociales ha producido un acelerado nivel de activismo debido a la facilidad de cooperación y coordinación que se deriva de estructuras en red. Es sano pensar en una reevaluación de la teoría tradicional del poder vertical y traer al campo teórico nuevos elementos que generen herramientas de análisis sobre comunicación, poder horizontal, activismo y oportunidades políticas. El nacimiento de lo que algunos llaman “sociedad informacional” es lo que permitirá describir el concepto de “noopolitik”. Las que otrora eran movilizaciones políticas costosas y exigentes en recursos de coordinación y tiempo han venido siendo reemplazadas por explosiones de activismo catalizadas por un sentimiento común que han sabido servirse de las ventajas tecnológicas para lograr sus objetivos. Bien habla de ello el caso de estudio de esta investigación al ser la movilización más grande registrada, con más de 12 millones de personas alrededor del mundo y con el uso protagónico de redes sociales. El valor de la información –y por supuesto su difusión-, es ahora uno de los principales asuntos de la Ciencia Política moderna.

Si el eje de ordenadas es vertical, ¿qué podemos decir de las alturas de un triángulo?

Resumen de la autora. Este artículo pertenece a un número en homenaje a Gonzalo Sánchez Vázquez

Unidad de movilidad vertical de Rifton.

Vídeo subtitulado en castellano

La dimensión horizontal y vertical del lugar, en los trabajos prácticos geológicos.

El presente trabajo discute cómo en geología el contexto de un lugar, al ser enfocado en los trabajos de campo y en las actividades de aula en sus dimensiones horizontal y vertical, permite el tratamiento de problemáticas ambientales no usuales en la enseñanza delas ciencias. Se ejemplifica a través de la situación de una región de Brasil y en las actividades de apoyo didáctico.

Combinación de los efectos de las ilusiones vertical-horizontal y Müller-Lyer.

Resumen de la publicación

Un suelo vertical en mi Ecocentro.

A partir de la construcción de un muro de hormigón en el patio del CP Santísimo Cristo del Perdón (Tornavacas, Cáceres), comienza a gestarse el proyecto que se describe en el artículo: la creación de un rocódromo que fuera utilizado por los alumnos para hacer escalada y montañismo. Se detallan las gestiones realizadas para la construcción del rocódromo, para su puesta en funcionamiento y las implicaciones que tuvo esta instalación en el currículum del área de Educación Física.

Efectos agudos de las vibraciones mecánicas sobre el salto vertical.

Resumen tomado de la publicación

Organización vertical en multiniveles en la EGB : ciclo inicial.

Demostrar que la organización de la enseñanza en multiniveles mejora el aprendizaje del alumno, pues se adapta a cada escolar, respetando su propia evolución, en contraste con el rígido sistema de graduación vigente (por cursos, en base a la edad cronológica). 48 niños y 47 niñas de los 6 a los 10 años de edad (56 de 6, 34 de 7, 2 de 8, 2 de 9 y 1 de 10 años) del Colegio Público Campo Charro. Dos alumnos presentaban deficiencias intelectuales medias y 8 ligeras. Para formar los 4 grupos de 8 niveles, 2 por grupo, se aplicaron pruebas básicas de consecución de objetivos elaboradas por el profesorado. Diseño de antes y después, donde las variables independientes son los criterios de agrupacion por niveles (cociente intelectual), y nivel madurativo. Se forman 5 grupos experimentales homogéneos según el nivel madurativo, evaluado antes y después. Como variable dependiente, se evaluó la consecución de los objetivos prefijados, ritmo de aprendizaje y grado de adaptación dentro y fuera del aula, operativizado mediante pruebas ad hoc. Una vez efectuada la distribución de los sujetos en niveles, se elaboró una programación con objetivos específicos para cada nivel. Se realizó un análisis comparativo de los datos obtenidos en la experiencia con otros similares obtenidos por el Ministerio. Observación del profesor. Test Sociométrico. Raven. Wisc-Wppsi. Reversal. Oehm. ABC. Pruebas criterio de evaluación de objetivos elaboradas ad hoc. Test de Nivel de Aprendizaje. Diagnóstico lector-test de lectura para el primer ciclo. Pruebas de Diferencias de Medias. Análisis de varianza. 'R' de Pearson. Del análisis de datos se desprende que las diferencias intergrupales se van reduciendo desde la iniciación hasta el final de curso y del primer grupo al último. En el análisis comparativo llevado a cabo con colegios medios de Castilla y León y nacionales, tanto a nivel general como en la consecución de objetivos fundamentales, el Colegio en el que se realizó la presente investigación alcanzó puntuaciones significativamente superiores. La presente innovación es extensiva a cualquier colegio público o privado. El sistema multiniveles, como cualquier otra agrupación flexible del alumnado, se ajusta a la estructuración cíclica de la enseñanza.