Projekty


Laboratoria


Laboratorium Optycznej Spektroskopii Nanostruktur (LOSN) (link) bierze udział w licznych programach badawczych z dziedziny nanotechnologii, zarówno krajowych, finansowanych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, jak i o zasięgu międzynarodowym, w ramach konsorcjów tworzonych pod auspicjami Programów Ramowych Komisji Europejskiej.

gift logoGIFT

Pierwszym projektem europejskim był projekt GIFT (GaAs-based emitters for fibre-optical data and telecommunications) czyli „Emitery na bazie GaAs do zastosowań w światłowodowym przesyle danych i telekomunikacji.”, realizowany przy V Programie Ramowym.
Do konsorcjum prowadzącego badania, poza Politechniką Wrocławską, należały:

  • KUNGLIGA TEKNISKA HÖGSKOLAN - Szwecja
  • OPTO+ - Francja
  • FRANCE TÉLÉCOM - CNET - Francja
  • MITEL SEMICONDUCTOR AB - Szwecja
  • NANOPLUS NANOSYSTEMS AND TECHNOLOGIES GmbH - Niemcy
  • INTERUNIVERSITY MICROELECTRONICS CENTRE - Belgia
Projekt dotyczył wykorzystania studni kwantowych (link) na bazie arsenku galu do konstrukcji laserów półprzewodnikowych, emitujących światło o długości fali z zakresu 1,3-1,55 μm. Zakres ten odpowiada minimalnym stratom w najczęściej stosowanych światłowodach kwarcowych, co pozwala przesyłać sygnały na dalsze odległości bez konieczności ich wzmacniania, a więc obniża koszty połączeń światłowodowych. Dodatkowo rozwijano pomocnicze technologie, umożliwiające sprzęganie laserów ze światłowodami oraz optymalizowano szybkość modulacji emisji decydującą o maksymalnej szybkości transferu danych.


zodiac logoZODIAC

Kolejnym realizowanym projektem, przy VI Programie Ramowym, był projekt ZODIAC „Zero order dimension based industrial components applied to telecommunications” czyli „Zerowymiarowe komponenty przemysłowe do zastosowań telekomunikacyjnych”.
Do konsorcjum prowadzącego badania, poza Politechniką Wrocławską, należały:

  • ALCATEL THALES III V LAB LASERS DEPT - Francja
  • INSTITUTION FOR RESEARCH AND EDUCATION SAINT-PETERSBURG PHYSICO-TECHNICAL CENTRE FOR RESEARCH AND EDUCATION OF THE RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES - Rosja
  • ECOLE POLYTECHNIQUE FEDERALE DE LAUSANNE - Szwajcaria
  • CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - Francja
  • BAYERISCHE JULIUS-MAXIMILIANS UNIVERSITAET WUERZBURG - Niemcy
  • NANOPLUS NANOSYSTEMS AND TECHNOLOGIES GMBH - Niemcy
  • BOOKHAM TECHNOLOGY PLC - Wielka Brytania
  • NL NANOSEMICONDUCTOR GMBH - Niemcy
  • UNIVERSITY COLLEGE CORK, NATIONAL UNIVERSITY OF IRELAND - Irlandia
Cena modułów laserowych wykorzystywanych w telekomunikacji zależy głównie od elementów niepółprzewodnikowych, takich jak chłodziarki peltierowskie. Są one niezbędne by skompensować niedoskonałości materiałów aktywnych, np. silną zależność temperaturową charakterystyki pracy. Koszt dodatkowych elementów o rząd przekracza cenę samych układów laserowych. Istniejące rozwiązania przyrządowe są zoptymalizowane do parametrów typowo stosowanych systemów ze studniami kwantowymi InP/InGaAsP. Celem projektu ZODIAC było zastąpienie takich układów materiałami z samo-rosnącymi półprzewodnikowymi kropkami kwantowymi. Ulepszano wszystkie kroki w produkcji lasera, poczynając od zwiększonej kontroli nad wzrostem kropek kwantowych, do realizacji gotowych urządzeń emitujących przy długościach fali 1,3 i 1,55 μm, charakteryzujących się wysoką temperaturową stabilnością parametrów pracy oraz dużą szybkością modulacji.


Obecnie LOSN bierze udział w realizacji trzech projektów badawczych w ramach VII PR KE.

DeLight logoDELIGHT

Pierwszym z nich jest DeLight - „Development of low-cost technologies for the fabrication of high-performance telecommunication lasers”, czyli „Rozwój tanich technologii wytwarzania laserów telekomunikacyjnych o wysokich parametrach pracy”.


Do konsorcjum prowadzącego badania, poza Politechniką Wrocławską, należały:

  • TAMPERE UNIVERSITY OF TECHNOLOGY - Finlandia
  • KASSEL UNIVERSITY - Niemcy
  • WÜRZBURG UNIVERSITY - Niemcy
  • POLITECNICO DI TORINO - Włochy
  • III-V LAB, ALCATEL-THALES - Francja
  • ISRAEL INSTITUTE OF TECHNOLOGY - Izrael
  • MODULIGHT Inc. - Finlandia
  • MERGE OPTICS GmbH - Niemcy
Projekt DeLight poświęcony jest znalezieniu rozwiązań przyrządowych spełniających wymogi stale rosnącego zapotrzebowania na przepustowość łączy telekomunikacyjnych. Ruch danych generowany przez sieci lokalne LAN i sieci infrastruktury mobilnej rośnie z każdym rokiem jako konsekwencja wzrostu dostępności Internetu oraz pojawiania się nowych usług, takich jak telewizja internetowa TVIP czy obraz na żądanie VOD. Wymaga to zwiększanie szybkości przesyłu danych. Aby zrealizować ten cel, konieczna jest konstrukcja laserów telekomunikacyjnych nowej generacji. Dwa najbardziej istotne wymagania to zmniejszony koszt pojedynczego urządzenia oraz wysoka szybkość modulacji lasera emitującego przy właściwej długości fali. W ramach projektu DeLight tworzone są wydajne lasery, bazujące na platformie technologicznej wykorzystującej siatki powierzchniowe oraz inne nanostruktury powierzchniowe, nanoszone dzięki taniej i wydajnej technologii nanoimprintingu litograficznego. Poprawia to parametry pracy laserów krawędziowych oraz obniża ich koszty. Opracowana technologia produkcji, w połączeniu z zaawansowanymi materiałami aktywnymi, np. kropkami kwantowymi, doprowadzi do konstrukcji super szybkich bezpośrednio modulowanych laserów, łącznie z pierwszym niechłodzonym laserem działającym w zakresie 1310 nm, nadającym się do przesyłu danych z szybkością 100 Gbit/s.


sensHy logoSENSHY

Drugim projektem jest SensHy „Photonic sensing of hydrocarbons based on innovative mid infrared lasers” czyli „Fotoniczne techniki detekcji węglowodorów bazujące na nowoczesnych laserach podczerwonych”.

Do konsorcjum prowadzącego badania, poza Politechniką Wrocławską, należały:

  • NANOPLUS NANOSYSTEMS AND TECHNOLOGIES GmbH - Niemcy
  • INSTITUT D′ ELECTRONIQUE DU SUD UNIVERSITY MONTPELLIER - Francja
  • GAS MEASUREMENT INSTRUMENTS Ltd - Wielka Brytania
  • SIEMENS LASER ANALYTICS AB - Szwecja
  • WÜRZBURG UNIVERSITY - Niemcy
Detekcja gazów, zwłaszcza węglowodorów, jest istotna z punktu widzenia zarówno ochrony środowiska, jak i kontroli procesów przemysłowych. Projekt SensHy jest ukierunkowany na rozwój czujników fotonicznych, doskonale się do tego celu nadających. Wymagają one laserów działających przy długościach fali dopasowanych do absorpcji wykrywanego gazu, dla węglowodorów największą czułość można uzyskać w zakresie 3,0 do 3,6 μm. Niestety, takie lasery półprzewodnikowe, o parametrach wystarczających dla zastosowań, nie istnieją. Projekt SensHy jest ukierunkowany na rozwiązanie tego zagadnienia, dzięki dwóm podejściom: obecnie osiągana przez lasery międzypasmowe na bazie GaSb emisja ciągła w temperaturze pokojowej do 3,0 μm będzie przesuwana dalej, natomiast długość fali emisji powyżej 3,8 μm z kwantowych laserów kaskadowych (link) będzie obniżona. Dodatkowe utrudnienie w detekcji gazów jest związane z maksymalnym zakresem przestrajania odpowiednich laserów, nieprzekraczającym obecnie pojedynczych nanometrów. Projekt SensHy spróbuje pokonać również te ograniczenia, rozwijając materiał laserowy umożliwiający emisję w zakresie 3,0 do 3,6 μm i bazujący na nim wielosekcyjny laser z lepszą możliwością przestrajania elektronicznego. Aby zademonstrować pełne urządzenie, doskonalone będą nowatorskie techniki obróbki cyfrowej sygnału w celu identyfikacji różnych składowych gazu w wieloskładnikowej mieszaninie węglowodorów. W celu osiągnięcia powyższych celów, pokonane będą poważne wyzwania na różnych polach, poczynając od epitaksjalnego wzrostu półprzewodników, przez konstrukcje laserów do rozwoju czujników na zakres średniej podczerwieni.


Widelase logoWIDELASE

Trzecim projektem jest WideLase - „Monolithic Widely Tunable Interband Cascade Lasers for Safety and Security” czyli „Monolityczne szeroko przestrajalne międzypasmowe lasery kaskadowe dla monitoringu i bezpieczeństwa”. Do konsorcjum prowadzącego badania, poza Politechniką Wrocławską, należą:

  • NANOPLUS NANOSYSTEMS AND TECHNOLOGIES GmbH - Niemcy
  • WÜRZBURG UNIVERSITY – Niemcy
  • MACH8 Lasers – Holandia
  • NEO Norsk Elektro Optikk- Norwegia
  • Airoptic - Polska
Celem projektu WideLase jest wytworzenie kompaktowych i tanich źródeł laserowych o szerokim zakresie przestrajania emitujących w zakresie spektralnym 3,3 do 7,0 μm. Nowoczesne lasery kaskadowe umożliwią konstrukcję urządzeń charakteryzujących się poprawionymi parametrami pracy, działających w trybie ciągłym w temperaturze pokojowej. Zastosowane nowatorskie podejście umożliwi uzyskanie źródeł o bardzo szerokim zakresie przestrajania (200 nm) w obszarze średniej podczerwieni. Umożliwi to rozwój następujących niezwykle czułych systemów detekcji:
  • Zdalnego wykrywania alkoholu w wydychanym powietrzu do walki z pijanymi kierowcami
  • Monitorowania zawartości formaldehydu
  • Wykrywania wycieków węglowodorów


Oprócz projektów europejskich, LOSN realizuje liczne projekty krajowe. W ostatnim czasie prowadzone są badania dotyczące:

  • Zastosowań nanokryształów
    • „Optyczne badania dwu-wymiarowych kryształów fotonicznych wypełnianych matrycami zol-żelowymi domieszkowanymi jonami ziem rzadkich”
    • „Optyczne badania nanokrystalitów krzemowych oraz nanokrystalitów krzemowych domieszkowanych jonami ziem rzadkich przeznaczonych na emitery oraz wzmacniacze światła”
  • Własności struktur zawierających kropki kwantowe
    • „Własności optyczne nanostruktur epitaksjalnych o silnej asymetrii kształtu”
    • „Badania własności optycznych struktur tunelowych typu studnia - kropka kwantowa pod kątem zastosowań w laserach telekomunikacyjnych”
    • „Badania optyczne półprzewodnikowych kropek kwantowych przy użyciu metod modulacyjnych i technik wysokiej rozdzielczości przestrzennej.”
    • „Badania kompleksów ekscytonowych w zero-wymiarowych strukturach nowego typu z wykorzystaniem spektroskopii korelacyjnej w zakresie bliskiej podczerwieni powyżej 1 μm.”
  • Dynamiki procesów zachodzących w nanostrukturach półprzewodnikowych
    • „Dynamika procesów relaksacji promienistej i bezpromienistej w strukturach półprzewodnikowych z kreskami kwantowymi na podłożu InP(001) przewidzianych na lasery i wzmacniacze optyczne pracujące w zakresie bliskiej podczerwieni”
  • Układów materiałowych do zastosowań w laserach emitujących w różnych obszarach spektralnych
    • „Spektroskopia bezkontaktowego fotonapięcia powierzchni w badaniach rozcieńczonych bizmutem, antymonem i azotem stopach pierwiastków grup III i V”
    • „Procesy rekombinacji promienistej i niepromienistej w związkach i strukturach półprzewodnikowych III-V z azotem”
    • „Pomiary i obliczenia wzmocnienia optycznego w wybranych półprzewodnikowych strukturach laserowych”
    • „Wpływ wbudowanych pól elektrycznych na reguły wyboru przejść międzypasmowych oraz wewnątrzpasmowych w polarnych studniach kwantowych Ga(In)N/Al(In)N”
    • „Zastosowanie bezkontaktowego elektroodbicia oraz fotoodbicia do badania struktur półprzewodnikowych na zakres bliskiej i średniej podczerwieni”