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