• Nie Znaleziono Wyników

jest realizowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju

dą „noblowską”, czyli przez zrywanie  monoatomowej warstwy naturalnego  grafitu. Przy szczęściu można uzyskać  taką warstwę, którą montuje się w la- serze jako tak zwany nasycalny absor- ber. Działa on jak modulator taktują-cy.  Cienką,  niemal  niewidoczną  dla  oka warstwę grafenu nanosi się na po-wierzchnię  czoła  światłowodu  (taka  monowarstwa dobrej jakości ma mak-symalną  absorpcję  2%).  Grafen  jest  niezwykle  szybkim  materiałem  ab-sorpcyjnym.  Impulsy  femtosekundo-we,  które  otrzymujemy,  mają  bardzo  szerokie  widmo:  tak  jak  delta  Diraca  odpowiada  zakresem  częstotliwości  białemu szumowi – wyjaśnia kierow-nik projektu i kontynuuje:

– Powstające w układzie impulsy są  precyzyjnie zsynchronizowane: każdy  jest  taktowany  w  takim  samym  cza-sie  i  zakrecza-sie  częstotliwości.  Otrzy-mujemy  zatem  czasowe  i  widmowe  grzebienie  (optical combs).  Uzyskuje-my w ten sposób użyteczne narzędzie  metrologiczne (optyczne wzorce czę-stotliwości,  dalmierze  wojskowe,  po-

miary astronomiczne przesunięć dop- plerowskich święcących gwiazd), znaj-dujące również zastosowanie w wielu  innych  technikach  (telekomunikacja,  mikroobróbka  laserowa).  To  po  pro-stu  spektralna  suwmiarka  w  świetle  optycznym. Stawiamy sobie za cel, by  poszerzać  te  „grzebienie”  od  bliskiej  podczerwieni  do  głębszej  (ok.  5  mi-krometrów), jak również przenieść je  w światło widzialne. Badania dopiero  się zaczynają.

W  międzyczasie  ITME  przekaza-ło  wrocławskiemu  zespołowi  próbki  wytworzonego tam grafenu. – Stwier-dziliśmy,  że  zarówno  na  naszych,  jak  i na warszawskich próbkach potrafimy  uruchomić  lasery  z  grafenem  w  pod- czerwieni (1550 nm). Znamy wrocław- ską firmę, która jest chętna do wdroże-nia układów z synchronizacją modów  na grafenie. Ponieważ nasz zespół ma  wieloletnie doświadczenie w budowie  laserów  światłowodowych  i  w  profe-sjonalnej  elektronice  (ze  stabilizacją  etc.), postanowiliśmy wystąpić o grant  w ogłoszonym przez NCBiR projekcie  GRAF-TECH.  Mimo  wielu  aplikują-cych  i  wysokich  wymagań  recenzen-tów  (wniosek  był  recenzowany  przez 

„Comby” widoczne na ekranie analizatora widma Prof. Krzysztof Abramski, dr Jarosław Sotor i mgr Grzegorz

Soboń przy sprzęcie w laboratorium, w którym pracują nad zastosowaniem grafenu w technice laserowej.

pięć  osób),  znaleźliśmy  się  wśród  12  beneficjentów.  Tworzą  oni  konsorcja  z udziałem podmiotów gospodarczych,  gdyż warunkiem konkursu było podję- cie prac nad finalną aplikacją i wdro-żeniem – mówi prof. Abramski.

Zespół prof. Abramskiego jest teraz  na  etapie  podpisywania  umów  pro-wadzących do powstania konsorcjum,  w którym będzie liderem. 

Miarą  dorobku  tej  grupy  badaw- czej jest osiem filadelfijskich publika- cji, zamieszczonych w tym roku w do-brych czasopismach z wysokim IF, na  temat  różnych  układów  pracujących  na  grafenie.  Przed  badaczami  trzy  lata, w ciągu których należy doprowa-dzić do wdrożenia. Dwuipółletni cykl  badawczy to projektowanie, konstru-owanie,  stworzenie  niezawodnego  rozwiązania, zaś pół roku zajmie wy-produkowanie  wersji  wdrożeniowej  w firmie FOTS – Fiber Optic Technical  Support, którą stworzył jeden z magi-strantów  zespołu  prof.  Abramskiego.  Z  przyznanych  na  realizację  grantu  blisko 4 mln zł zespół z PWr dostanie  około 2 mln zł, ITME 1,5 mln zł, a 0,5  mln zł – FOTS.

Technologia  wykonania  grafenu  opracowana w ITME ma dwa warianty.  Pierwszy  opiera  się  na  epitaksji  pro-

talicznych, z węgliku krzemu) metodą  CVD; zaadaptowano tu aparaturę sto-sowaną  dotąd  do  półprzewodników.  Tak  otrzymany  materiał  ma  charak- teryzować się podobno bardzo dobry-mi parametrami (czystość, struktura).  Druga  technologia  z  ITME  polega  na  robieniu zawiesiny z proszku grafito-wego.  Po  rozbiciu  grafitu  za  pomocą  ultradźwięków  i  odwirowaniu  otrzy-muje  się  pojedyncze  płatki  pływają-ce  w  zawiesinie.  Z  takiej  substancji  wylanej na szkło czy inną powierzch-nię  optyczną,  po  odparowaniu  roz-puszczalnika,  uzyskuje  się  rodzaj  po-likryształu.

Moc  wykonywanych  przez  zespół  prof.  Abramskiego  laserów  jest  nie-wielka,  sygnał  wymaga  więc  wzmoc- nienia. Jednakże wzmacnianie tak krót- kich impulsów nie jest sprawą trywial-ną ze względu na zjawiska nieliniowe,  które pogarszają wzmocnienie. Budu- je się więc system, który najpierw po- szerza widmo, by można było wzmac-niać sygnał optyczny (gęstość mocy na  dekrement  częstotliwości  jest  wtedy  dużo mniejsza), a potem ponownie się  go kompresuje. W sumie z kilkunastu  miliwatów osiąga się moc 2,5 W.

Zespół jest dumny ze zbudowanego  na  prostym  interferometrze  Michel- sona optycznego autokorelatora, któ-ry pozwala na pomiar bardzo krótkich  impulsów.  Nie  ma  urządzenia,  któ- re pozwalałoby na tak szybki, bezpo-średni  pomiar,  stąd  wynika  koniecz-ność stosowania metody pośredniej.

Czego  można  oczekiwać  za  trzy  lata? –  Chcemy  mieć  urządzenie  do-pięte  do  laptopa,  z  którego  wyjścia  będzie wychodził „grzebień optyczny  impulsów” – stabilnych, o mocy kilku-nastu miliwatów, z pełną kontrolą jej  poziomu. Będzie to tzw. generator za-dający (seed laser). Oceniamy, że na-sze doświadczenie w teorii i praktyce  doprowadzi nas do pożądanych wyni-ków –  mówi  prof. Abramski. –  Firma  FOTS  ma  dobre  kontakty  zagranicz- ne, więc pozwoli dobrze rozpropago-wać produkt.

Zespół  zresztą  dba  o  nurt  aplika-cyjny.  W  tej  chwili  buduje  dla  Euro-pejskiej  Agencji  Kosmicznej  stabilny  zielony laser na długości fali 532 nm  o mocy wyjściowej 50 mW, a raczej la- serek, gdyż małe gabaryty są tu istot-nym wymogiem. Za 10 miesięcy mają 

powstać  dwa  urządzenia,  które  będą  porównywane  pod  względem  stabil-ności  mocy  i  częstotliwości.  Układ  elektroniczny  jest  dziełem  pracow-ników  zespołu.  System  wymaga  nie-zmiernie  precyzyjnej  stabilizacji  ter- micznej. Konstrukcja lasera z tak zwa-nym  filtrem  Loyota  wymusza  jego  pracę na jednej częstotliwości.

Zespół  uczestniczył  też  w  norwe-skim  programie  badawczym,  w  któ-rym wykonano oryginalny wibrometr  laserowo-światłowodowy,  pozwala-jący  bezdotykowo  mierzyć  drgania  konstrukcji.  Oferowane  rozwiązanie  oparte  jest  na  czterech  niezależnych  laserach podczerwonych. Lasery mają  wiązkę  uzupełnioną  o  promienio-wanie  widzialne,  by  można  było  ob-serwować  dokładnie  punkt  pomiaru.  Można wykorzystać takie rozwiązanie  w  przemyśle.  Podjęto  już  rozmowy  o  współpracy  w  trzech  firmach  nor-weskich  i  sześciu  polskich,  np.  przy  pomiarach  wibracji  turbin  i  przemy-słowej  produkcji  silników  czy  sprzę-tu AGD.  Może i z tego zastosowania rozwi-nie się dochodowa firma?  Maria Kisza Zdjęcia:  Krzysztof Mazur

Mgr Grzegorz Soboń pokazuje pojedynczy impuls światła długości 300 femtosekund. Zliczając prążki interferencyjne, ocenia się czas trwania impulsu. Ten nietrywialny pomiar robiony jest na II harmonicznej promieniowania (nie 1550 nm, ale 775 nm), przy dwufotonowej absorpcji

C