Kierownik projektu: dr hab. inż. Grzegorz Soboń, prof. uczelni

Instytucja finansująca: Narodowe Centrum Nauki

Konkurs: PRELUDIUM BIS 3

Nr projektu: 2021/43/O/ST7/00757

Budżet: 688 080,00 PLN

Okres realizacji: 01.10.2022 – 30.09.2026

Zespół projektowy:

• mgr inż. Szymon Matczak

Publikacje:

• S. Matczak, D. Stachowiak and G. Soboń, “Various fiber optic microlenses fabricated using a large diameter splicing system”, EPJ Web Conf., 307 (2024) 02018 Link
• S. Matczak, D. Stachowiak, and G. Soboń, "Modeling and fabrication of various optic fiber microlenses with the use of a large diameter splicing system," in CLEO 2024, Technical Digest Series (Optica Publishing Group, 2024), paper JW2A.55 Link
• S. Matczak, D. Stachowiak, and G. Soboń, "Design and fabrication of fiber optic microlenses using an arc fusion splicing system”, arXiv:2411.19591 [physics.optics]

Opis projektu:

Projekt pt. „Projektowanie i technologie wytwarzania komponentów optyki światłowodowej dla laserów i wzmacniaczy optycznych” dotyczy opracowania nowego typu elementów światłowodowych przeznaczonych dla źródeł światła nowej generacji. Projekt obejmuje zarówno prace teoretyczne (projekty, obliczenia oraz symulacje komputerowe struktur), jak i opracowanie technologii ich wytwarzania. Typowe lasery światłowodowe zbudowane są z komponentów optyki światłowodowej o różnych funkcjonalnościach (sprzęgacze, izolatory, multipleksery, filtry, itp.). Współczesna fotonika dąży do miniaturyzacji oraz integracji źródeł, wzmacniaczy i podsystemów w jedne platformy fotoniczne (np. zintegrowane obwody fotoniczne, analogiczne do obwodów elektronicznych). Fotonika stoi u progu rewolucji związanej z rozwojem zintegrowanych scalonych układów fotonicznych. Ich wpływ na otaczającą nas rzeczywistość może być równie duży jak scalonych układów elektronicznych. Trend ten wymaga opracowania zupełnie nowych struktur, takich jak funkcjonalne elementy mikrooptyczne umieszczone na końcach włókien optycznych, przewężenia światłowodowe, nano-ostrza, mikrosoczewki, sprzęgacze oparte na oddziaływaniu zanikającym, czy też elementy umożliwiające efektywne wprowadzanie światła do falowodów planarnych. W ramach Projektu planowana jest analiza możliwości wykonania wybranych struktur światłowodowych, począwszy od ich zaprojektowania, zamodelowania z użyciem narzędzi numerycznych, oraz praktycznego wykonania z użyciem dostępnej aparatury. Analiza numeryczna zostanie dokonana używając oprogramowania na bazie metod BPM (Beam Propagation Method) oraz EME (Eigenmode Expansion Method): takich jak BeamPROP oraz FIMMPROP. Podstawowym narzędziem używanym w pracy będzie stacja do obróbki szkła i światłowodów firmy 3SAE (LDS – Large Diameter Splicing system). Jest to system trójelektrodowy z technologią pierścienia cieplnego (Ring of Fire, ROF), zapewniającego równomierne grzanie światłowodu z każdej strony. System umożliwia spawanie włókien, przewężanie, lokalne topienie, a także precyzyjne cięcie struktur. Planowane do analizy struktury to przede wszystkim nanostruktury na końcach światłowodów, takie jak soczewki kulkowe czy nano-ostrza o różnych zakończeniach. Tego typu struktury zostaną zaprojektowane, wytworzone, scharakteryzowane, a następnie zweryfikowane jako połączenia między falowodami (np. nieliniowymi do generacji supercontinuum). Inne struktury to sprzęgacze boczne dla światłowodów dwupłaszczowych, utrzymujących stan polaryzacji, będące kluczowymi komponentami laserów. Finalnie zbadana zostanie użyteczność opracowanych struktur w układach laserów i wzmacniaczy światłowodowych. Harmonogram projektu, rozpisany na 48 miesięcy, obejmuje następujące zadania badawcze: 1) Projektowanie i modelowanie różnych struktur soczewek światłowodowych 2) Technologie wytwarzania soczewek światłowodowych 3) Opracowanie sprzęgacza bocznego do światłowodu dwupłaszczowego 4) Badania nad wykorzystaniem wytworzonych struktur laserach i przyrządach fotonicznych