CEL BADAŃ

Światłowody wielordzeniowe można podzielić na światłowody z izolowanymi lub sprzężonymi rdzeniami. W pierwszym przypadku odległość między poszczególnymi rdzeniami jest na tyle duża, że można założyć, iż światło propagujące się w różnych rdzeniach wzajemnie na siebie nie oddziałuje. W drugim przypadku rdzenie są blisko siebie i światło propaguje się w rdzeniach w postaci tzw. supermodów (ang. supermodes). Oba typy propagacji są dosyć dobrze znane i opisane w literaturze.

W przewężeniach światłowodów wielordzeniowych może natomiast wystąpić sytuacja, w której z jednej strony przewężenia (o dużej średnicy zewnętrznej) światło propaguje się w rdzeniach izolowanych, natomiast z drugiej strony przewężenia (o małej średnicy zewnętrznej) światło będzie rozchodzić się w postaci supermodów. Mechanizm transformacji modów w takim przewężeniu nie jest dobrze rozpoznany, szczególnie pod względem eksperymentalnym, natomiast jest bardzo ciekawy z punktu widzenia badań podstawowych.

Dlatego celem niniejszego projektu jest przeprowadzenie innowacyjnych badań naukowych o charakterze podstawowym dotyczących tworzenia się i transformacji supermodów w przewężeniach światłowodów wielordzeniowych. Zostanie przeprowadzona, zgodnie z wiedzą autora po raz pierwszy, dokładna analiza teoretyczna i eksperymentalna propagacji światła w przewężeniach światłowodów wielordzeniowych. Do tego celu Kierownik Projektu wykorzysta nowoczesną aparaturę, co umożliwi mu na stworzenie unikatowego warsztatu naukowego.

METODA BADAWCZA

Aby zrealizować cele założone w projekcie zostanie zastosowana następująca metodyka badawcza. W pierwszej fazie projektu zostaną zaprojektowane (przy użyciu komercyjnych programów: MODE Solutions and FDTD Solutions firmy Lumerical) światłowody wielordzeniowe i przewężenia tych światłowodów. Parametry światłowodów oraz przewężeń zostaną dobrane tak, aby umożliwić weryfikację hipotez badawczych, tj. m.in. tak, aby po jednej stronie przewężenia światło propagowało się w izolowanych rdzeniach, a po drugiej stronie w postaci supermodów. Zaprojektowane światłowody zostaną następnie wytworzone metodą 'stack-and-draw' dzięki współpracy z Zakładem Technologii Światłowodów na Uniwersytecie Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie. Przewężenia światłowodów zostaną wykonane na zaawansowanej platformie do obróbki szkła firmy Vytran (model GPX-3400), a spawy na spawarce do specjalistycznych włókien światłowodowych (Vytran FFS-2000). Zdjęcia wykonanych przewężeń ze skaningowego mikroskopu elektronowego FEI G1 firmy PhenomWorld™ zostaną zaimportowane do programów firmy Lumerical w celu przeprowadzenia dalszych analiz numerycznych. Natomiast na specjalnie przygotowanym stanowisku pomiarowym zostaną dokonane pomiary wytworzonych przewężeń mające na celu przebadanie sposobu tworzenia się i transformacji supermodów w przewężeniach światłowodów wielordzeniowych.

WPŁYW REZULTATÓW

Tworzenie się i transformacja supermodów w przewężeniach światłowodów wielordzeniowych jest tematem niezwykle interesującym zarówno z punktu widzenia badań podstawowych, jak i potencjalnych aplikacji. W chwili obecnej prowadzone są liczne badania na całym świecie dotyczące światłowodów wielordzeniowych ze względu na ich liczne zalety i potencjalne zastosowania. Temat transformacji modów w przewężeniach światłowodów wielordzeniowych nie jest jednak dobrze opisany i nie uzyskano jeszcze potwierdzenia hipotez naukowych zawartych w niniejszym projekcie. Dlatego też realizacja badań przewidzianych w projekcie przyczyni się do poszerzenia wiedzy o naturze światła, szczególnie w kontekście sposobu propagacji supermodów w przewężeniach światłowodów wielordzeniowych oraz możliwych do uzyskania specjalnych właściwości takiego przewężenia. Z punktu widzenia aplikacyjnego, badania te będą mogły w przyszłości być wykorzystane między innymi do budowy nowej klasy sprzęgaczy światłowodowych (telekomunikacja), układów typu "photonic lantern" (astrofotonika) lub combiner'ów światłowodowych (lasery i wzmacniacze). Badania przewidziane w projekcie mają jednak charakter podstawowy i nie są bezpośrednio ukierunkowane na którąkolwiek z potencjalnych, powyżej opisanych, aplikacji.