Narodowe Centrum Badań i Rozwoju ogłosiło wyniki XIV edycji programu Lider. W gronie naukowców, którzy otrzymają pieniądze na swoje nowatorskie projekty, znalazło się troje badaczy z Politechniki Wrocławskiej. Otrzymali je dr inż. Tomasz Kisiel (Wydział Mechaniczny), dr inż. Sławomir Czarnecki (Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego) i dr inż. Dorota Stachowiak (Wydział Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów)

Program Lider skierowany jest do doktorantów, nauczycieli akademickich nie posiadających stopnia doktora oraz doktorów, w tym habilitowanych, którzy uzyskali ten stopień naukowy nie wcześniej niż w ciągu ostatnich 7 lat. Ma poszerzać kompetencje młodych naukowców w samodzielnym planowaniu prac badawczych oraz zarządzaniu własnym zespołem, podczas realizacji projektów, których wyniki mogą mieć zastosowanie praktyczne i posiadają potencjał wdrożeniowy.

W tegorocznej, XIV edycji konkursu, dofinansowanie na łączną kwotę ponad 70 mln zł otrzymało w sumie 41 projektów. Trzy granty trafiły na Politechnikę Wrocławską, w tym jeden na Wydział Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów.

Badaczce z Katedry Teorii Pola, Układów Elektronicznych i Optoelektroniki WEFiM przyznano grant w wysokości blisko 1,8 mln zł na projekt „Technologie wytwarzania innowacyjnych komponentów światłowodowych dla zaawansowanych aplikacji w fotonice”.

Postępujący w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat rozwój układów fotonicznych zwiększa ich potencjał aplikacyjny. Znajdują one zastosowanie w różnych dziedzinach jak np. medycyna, metrologia, telekomunikacja, mikroobróbka, technologie kwantowe i kosmiczne.

Obecnie wiele komercyjnych systemów laserowych bazuje jednak na optyce objętościowej wrażliwej na czynniki zewnętrzne np. zmiany temperatury, wibracje czy zanieczyszczenia. Całkowicie światłowodowa budowa tych układów jest więc niezwykle korzystna, a uzyskać ją można dzięki specjalnym komponentom światłowodowym, zastępującym objętościowe elementy optyczne.

– Głównym celem projektu i jednocześnie odpowiedzią na bieżące zapotrzebowanie fotoniki jest więc opracowanie uniwersalnych technologii wytwarzania światłowodowych komponentów z możliwością ich dostosowania do wymagań odbiorcy – mówi dr inż. Dorota Stachowiak. – Technologie te umożliwią wytwarzanie światłowodowych komponentów w niestandardowych konfiguracjach, które są kluczowe dla rozwoju nowoczesnych źródeł fotonicznych następnej generacji, takich jak sprzęgacze różnego typu, mikrosoczewki światłowodowe, czy zakończenia światłowodowe typu end-cap – dodaje.

Do wytwarzania takich komponentów zwyczajowo stosuje się systemy dużo bardziej zaawansowane niż laboratoryjne spawarki światłowodowe, które są obecne w niemal każdym laboratorium zajmującym się układami światłowodowymi, w tym także na PWr. Posiadają one dwie elektrody, pomiędzy którymi następuje liniowe wyładowanie elektryczne zgrzewające dwa światłowody.

– W naszym projekcie wykorzystamy oczywiście technologię elektrodową, ale będzie to system LDS (Large Diameter Splicing system, firmy 3SAE). W odróżnieniu do konwencjonalnych spawarek światłowodowych system LDS posiada trzy, a nie dwie elektrody, które tworzą tzw. pierścień grzewczy dookoła struktury (ROF, Ring Of Fire) i dzięki temu można pracować ze średnicami struktur światłowodowych od 80 um do ponad 2 mm – wyjaśnia dr inż. Dorota Stachowiak.

Urządzenie to jest proste w swej budowie i niedrogie w eksploatacji czy serwisowaniu, a jednoczenie umożliwia wysokiej jakości obróbkę struktur światłowodowych. Co więcej, procesy te można dowolnie łączyć i rozdzielać i dopasowywać do aktualnych potrzeb, co jest istotne przy tak różnych typach komponentów, których technologie nasza badaczka planuje opracować.

Zdjęcie systemu LDS oraz zbliżenie na układ trzech elektrod z widocznym wyładowaniem łukowym.

Dodatkowo niezwykle istotnym celem projektu, wynikającym z opracowanych technologii, jest wiedza know-how, czyli doświadczenie w stosowaniu opracowanych rozwiązań, projektowaniu i stosowaniu dostępnych w systemie LDS procesów przez cały zespół badawczy.

– Nowy użytkownik takiego systemu musi poświęcić wiele godzin na samodzielną naukę, co często może okazać się nieopłacalne. Zdobyte przez nasz zespół badawczy know-how planujemy wykorzystać do prowadzenia szkoleń lub długoterminowego wsparcia użytkowników systemu LDS– podkreśla dr inż. Dorota Stachowiak.

Końcowym efektem projektu będą opracowane technologie wykonania komponentów światłowodowych za pomocą jednego uniwersalnego systemu LDS. Opracowane zostaną technologie wykonania komponentów i powstaną ich prototypy – sprzęgacze mocy wykorzystujące sprzęganie światła od czoła światłowodów, sprzęgacze wykorzystujące sprzężenie boczne między światłowodami, światłowodowe zakończenia typu end-cap oraz mikrosoczewki światłowodowe.

– Podstawową cechą odróżniającą opracowane technologie od produktów dostępnych na rynku, będzie to, że pozwolą one na wytworzenie komponentu „na miarę” w zależności od potrzeb klienta, generując przy tym dużo niższe koszty sprzętowe. Dzięki temu cena takiego elementu również będzie korzystna – zaznacza badaczka. – Z racji tego, że komponenty będą „szyte na miarę” dadzą także dużo lepsze parametry transmisyjne w bezpośrednim zastosowaniu przez klienta, ponieważ będą dopasowane do jego układu fotonicznego – dodaje.

Będą to technologie wytwarzania na poziomie gotowości technologicznej (TRL) równym 8, czyli po demonstracji technologii, poprzez wykonanie funkcjonalnych prototypów komponentów. Chociaż w projekt nie są zaangażowane żadne instytucje, to naukowcy z W12 już otrzymali listy intencyjne od dwóch firm zainteresowanych współpracą w projekcie.

– To pokazuje wysoki potencjał wdrożeniowy naszych badań. Może to być wdrożenie opracowanych technologii u potencjalnego producenta komponentów światłowodowych lub systemów laserowych, który może takie komponenty wytwarzać na własne potrzeby. Dostawca systemu LDS, NorthLab Photonics AB ze Szwecji, już wyraził zainteresowanie współpracą w przypadku szkoleń i wsparcia technologicznego, które wzbogaciłyby ofertę firmy – podkreśla dr inż. Dorota Stachowiak.

Zespół zaangażowany w projekt będzie w sumie liczył trzy osoby. Laureatka grantu planuje zatrudnić dwie osoby z doświadczeniem i wiedzą z zakresu fotoniki i techniki światłowodowej. Jedną z nich będzie mgr inż. Olga Szewczyk, doktorantka z Katedry Teorii Pola, Układów Elektronicznych i Optoelektroniki. Cały projekt został rozpisany na trzy lata.