Polska badaczka pracuje nad laserami dla zegarów atomowych
W pracy badawczej w Instytucie Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk dr inż. Marta Sawicka zajmuje się epitaksją z wiązek molekularnych. Tą techniką wytwarzane są struktury emiterów światła takich jak diody LED czy lasery.
Dr inż. Marta Sawicka to jedna z naukowczyń, które zajęły ex aequo pierwsze miejsce na liście rankingowej ogłoszonego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju konkursu Small Grant Scheme dla kobiet w obszarze nauk technicznych.
Wysoko oceniony projekt dr Sawickiej, zgłoszony w konkursie Small Grant Scheme Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, nosi nazwę „Periodyczne siatki NANO-kanałów umieszczone wewnątrz struktur laserowych o jednomodowym widmie emisji”.
– Klasyczny niebieski laser półprzewodnikowy ma w swoim widmie emisji zazwyczaj kilka linii odległych od siebie o ułamki nanometra. Elementem optycznym, który umożliwia „wybranie” jednej z tych linii o ściśle zdefiniowanej długości fali, jest siatka dyfrakcyjna. Jest to, obrazowo mówiąc, periodyczny układ materiałów o znacząco różniącym się od siebie współczynniku załamania światła, takich jak np. azotek galu (GaN) i powietrze. Okres siatki decyduje o tym, jaka będzie długość emisji laserowej, która w przypadku niektórych szczególnych zastosowań ma kluczowe znaczenie, np. w zegarach atomowych – wyjaśnia badaczka.
Jak tłumaczy, głównym wyzwaniem jest wykonanie wewnątrz struktury lasera, pod obszarem aktywnym, układu periodycznie rozmieszczonych kanałów o średnicy od kilkudziesięciu do kilkuset nanometrów, tworzących siatkę dyfrakcyjną. Jest to niezwykle atrakcyjne zarówno z punktu widzenia naukowego, jak również praktycznego.
Jakie są szanse, że uda się to osiągnąć?
– Po pół roku realizacji mamy już potwierdzenie, że zaproponowana droga, którą chcemy dojść do celu, jest właściwa. Zgłosiliśmy już wniosek patentowy na tę metodę. Poza epitaksją, wykorzystujemy w niej selektywną implantację jonową i trawienie elektrochemiczne. Przed nami pokazanie siatek o periodyczności kilkuset nanometrów, a następnie ich integracja w strukturze lasera – ujawnia dr inż. Marta Sawicka.
Jak tłumaczy, potencjał wdrożeniowy projektu jest znaczący. Stabilna praca i emisja laserowa na jednej długości fali z wysokim współczynnikiem tłumienia modów bocznych jest wymagana do takich zastosowań, jak: szybka komunikacja krótkiego zasięgu w oparciu o plastikowe światłowody, precyzyjne pomiary czasu przez zegary atomowe czy zaawansowane czujniki oparte na interferometrii.
– Mam ogromną nadzieję, że na koniec projektu będę mogła powiedzieć, że nasze rozwiązanie ma potencjał wypełnić niszę rynkową półprzewodnikowych niebieskich laserów o jednomodowym spektrum emisji – konkluduje badaczka.
Rozstrzygnięty w ubiegłym roku konkurs Small Grant Scheme (SGS) to część Programu „Badania stosowane”, finansowanego z Funduszy Norweskich i Funduszy Europejskiego Obszaru Gospodarczego (EOG). Celem konkursu jest wsparcie polskich kobiet naukowców w tych dziedzinach nauki, gdzie udział kobiet jest najmniejszy, w szczególności w stosowanych naukach technicznych. Dofinansowanie na dwuletnie projekty zostało pierwotnie przyznane 27 polskim badaczkom. W ostatnim czasie, dzięki staraniom NCBR, także dodatkowe 4 projekty z listy rezerwowej uzyskały wsparcie. To w sumie ponad 5 mln EUR.
