Konkurs SONATA 19: Innowacyjne falowody szklano-ceramiczne dla mikrolaserów - dr. inż. Tomasz Ragiń, Politechnika Białostocka

Wśród laureatów konkursu SONATA 19, ogłoszonego przez Narodowe Centrum Nauki, jest dr inż. Tomasz Ragiń z Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej. Naukowiec uzyskał dotację w wysokości 1 522 560 złotych na zrealizowanie projektu polegającego na opracowaniu innowacyjnych falowodów szklano - ceramicznych. To materiał o ogromnym potencjale wdrożeniowym. Ma zastosowanie w konstrukcji mikrolaserów - w różnych dziedzinach nauki i przemysłu, m.in. medycynie i telekomunikacji. Tym samym badania dr. inż. Tomasza Raginia mogą rozszerzyć granice technologii optycznej.

Konkurs SONATA 19 był skierowany do badaczek i badaczy ze stopniem doktora, uzyskanym od dwóch do siedmiu lat przed rokiem wystąpienia z wnioskiem. Jego głównym celem było wsparcie osób rozpoczynających karierę̨ naukową w prowadzeniu innowacyjnych badań.

Celem projektu dr. inż. Tomasza Raginia jest opracowanie innowacyjnych falowodów szklano - ceramicznych, które wykazują duży potencjał wdrożeniowy. Zastosowane w konstrukcji mikrolaserów - w różnych dziedzinach nauki i przemysłu, m.in. medycynie i telekomunikacji - mogą rozszerzyć granice technologii optycznej. Na realizację swojego pomysłu młody naukowiec ma trzy lata.

Metodologia projektu obejmuje trzy główne etapy: rozwój cienkich warstw szkła za pomocą techniki RF-sputteringu; zastosowanie indukowanej laserem CO2 nanokrystalizacji do osadzenia jonów rzadkich ziem w fazach krystalicznych; zastosowanie lasera femtosekundowego do precyzyjnego formowania struktur falowodowych w tych warstwach. Ostatecznym celem jest wytworzenie aktywnych falowodów optycznych, które są będą emitować promieniowanie w rozszerzonym zakresie spektralnym podczerwieni.

Jeśli wszystko się uda, pozyskamy materiał już nie w postaci kawałka szkła, tylko w formie bardzo cienkiej warstwy, będzie poddawany promieniowaniu lasera CO2 wysokiej mocy, o długości fali 10,6 mikrometra, co pozwoli na lokalną krystalizację warstwy amorficznej. Prostymi słowami: w szkle pojawią się małe kryształy, które poprawią jakość pożądanego promieniowania elektromagnetycznego (światła z zakresu IR). Cały czas operujemy wielkościami mierzonymi w nanometrach.

Na tym etapie białostocki naukowiec liczy też na współpracę z zaprzyjaźnionymi zespołami naukowców z AGH w Krakowie i Uniwersytetu Śląskiego. Natomiast w ostatniej fazie materiał w postaci cienkiej warstwy amorficznej z fazami krystalicznymi, będzie naświetlany laserem femtosekundowym, w celu lokalnej zmiany współczynnika załamania światła. W ten sposób w cienkiej warstwie powstanie falowód, czyli główny bohater całego projektu.

Głównym celem naukowca z Politechniki Białostockiej jest opracowanie aktywnych falowodów szklano - ceramicznych, działających w szerokim zakresie spektralnym od 1,8 do 3,1 μm, ze szczególnym uwzględnieniem pasma w okolicach 3,0 μm.

Ich praktyczne zastosowania mogą być różnorodne: od chirurgii laserowej i przetwarzania materiałów, po zdalne wykrywanie zanieczyszczeń atmosferycznych i komunikację optyczną. Istotnym aspektem tego projektu jest jego wkład w dziedzinę zintegrowanej optyki, czyli obszaru, w którym kluczowe jest zintegrowanie różnych elementów optycznych na pojedynczym chipie. Integracja ta - łącząca aktywne komponenty, takie jak lasery i wzmacniacze, z pasywnymi elementami typu filtry i modulatory, wraz z mikroelektroniką - dąży do stworzenia systemów optycznych, które są nie tylko szybkie i precyzyjne, ale też wyjątkowo efektywne.

Łącząc unikalne właściwości pierwiastków ziem rzadkich z zaawansowanymi technikami produkcyjnymi dr inż. Tomasz Ragiń ma nadzieję, że wyniki jego badań znacząco wpłyną na rozwój fotoniki i zintegrowanej optyki. Spodziewany ich efekt, w postaci innowacyjnych falowodów szklano - ceramicznych, może zrewolucjonizować budowę mikrolaserów i otworzyć nowe możliwości w różnych dziedzinach nauki i przemysłu. Ten projekt stanowi przykład kluczowej roli innowacyjnych badań w rozszerzaniu granic technologii optycznej.

(PW)