Mgr inż. Paweł Grześ z Instytutu Optoelektroniki Wojskowej Akademii Technicznej opracował ultraczuły i ultraszybki miernik energii impulsów laserowych. Przyrząd pozwoli kontrolować pracę laserów światłowodowych używanych w medycynie, chirurgii plastycznej i badaniach kosmosu. Prototyp urządzenia został zgłoszony do Urzędu Patentowego, gdzie przeszedł już pozytywną weryfikację.
Wynalazek powstał podczas realizacji pracy doktorskiej pt. „Badanie generacji krótkich impulsów optycznych z użyciem laserów półprzewodnikowych i laserów ciała stałego oraz ich zastosowanie do wybranych aplikacji (generacja supercontinuum, komunikacja optyczna)”. Zasada działania przyrządu została opisana na łamach prestiżowego pisma „„Measurement”. Współautorami artykułu oraz zgłoszenia patentowego są naukowcy z Instytutu Optoelektroniki WAT: płk dr hab. inż. Jacek Świderski oraz dr inż. Maria Michalska.
Ultraczułe i superszybkie mierniki mogą być wykorzystywana do badania różnych laserów, na przykład w medycynie, w tym - w chirurgii plastycznej. Lasery umożliwiają prowadzenie wszelkich zabiegów estetycznych, w których światło ma wpływ na naskórek. Urządzenia te są również stosowane do nowoczesnych terapii nowotworowych. Jak wyjaśnia Paweł Grześ, podczas takich terapii pacjentowi podaje się fotouczulacz, a potem chorą tkankę napromieniowuje się laserem.
- Mierniki pozwalają bardzo wcześnie wykryć zagrożenie pracy lasera. Gdy mamy zabieg chirurgiczny z użyciem skalpela laserowego, możemy bardzo wcześnie zauważyć, że coś jest nie tak. Potrafimy bardzo szybko zareagować i dzięki temu nic się nie stanie pacjentowi - tłumaczy w rozmowie z PAP inżynier.
Zastrzega on, że jego zespół w WAT nie pracuje nad zastosowaniami, tylko nad przyrządami. Dzięki tym przyrządem można m.in. prowadzić zaawansowane obserwacje astronomiczne, na przykład badania egzoplanet. Natomiast w przemyśle lasery światłowodowe służą choćby do znakowania metali.
Lasery światłowodowe są to lasery dużej mocy. Potrafią one spotęgować dużą moc w małej wiązce. Jak wyjaśnia Paweł Grześ, do uzyskania tak dużej mocy potrzebny jest najpierw mały nadajnik sygnału. Następnie taki sygnał się wzmacnia. Aby kontrolować pierwszy, mały układ - naukowcy potrzebują bardzo czułych przyrządów. Muszą zdiagnozować bardzo małe impulsy, o znikomej mocy.
Mierniki energii to jedne z najważniejszych narzędzi do określania parametrów promieniowania laserów impulsowych. W przypadku laserów półprzewodnikowych małej mocy, działających w trybie nanosekundowym i subnanosekundowym, pomiar energii impulsu jest trudny. Stosowane obecnie przyrządy nie są wystarczająco czułe. Naukowcy mieli dotąd problem z pomiarem energii impulsów optycznych o krótkim czasie trwania, rzędu pojedynczych nanosekund generowanych przy wysokich częstotliwościach.
- Musieliśmy przygotować miernik, który ma bardzo dużo czułość, a przy okazji bardzo dużą szybkość. Układy, o jakich mówimy, generują bardzo krótkie impulsy o czasie trwania rzędu jednej nanosekundy. Światło w ciągu jednej nanosekundy przebiega drogę zaledwie 30 cm, czyli mój układ mierzy sygnały świetlne, które mają długość 30 cm. Energia tych impulsów jest mierzona w pikodżulach i odpowiada energii ziarenka piasku zrzuconego z wysokości 3 cm. Oczywiście w tym przypadku nie jest to energia mechaniczna tylko optyczna w impulsie laserowym - opisuje parametry urządzenia doktorant.
Jak tłumaczy, miernik może być komponentem laserów światłowodowych, ale może też stanowić samodzielne urządzenie - dla miernictwa. Jest on przekonany, że po zakończeniu procedury patentowej WAT bez trudu znajdzie firmę, która będzie produkować takie mierniki. Głównym odbiorcą technologii, poza laboratoriami badawczymi, będzie medycyna.
Urządzenie zaprojektowane i wykonane przez doktoranta to najczulszy i jednocześnie najszybszy układ służący do pomiaru energii impulsu laserowego w zakresie podczerwieni spośród wszystkich dostępnych rozwiązań - zarówno tych komercyjnych, jak i tych opisanych w dostępnej literaturze naukowej - podkreśliła uczelnia, informując o wynalazku.
- Przyrządy o podobnej czułości mają jedynie Amerykanie w ich Narodowym Instytucie Miernictwa, który jest odpowiednikiem polskiego Głównego Urzędu Miar. Jednak patrząc pod kątem mierzonej mocy minimalnej oraz szybkości, nasz miernik bije na łeb na szyję tamte przyrządy - tak o swoim wynalazku opowiada Grześ.
Mgr inż. Paweł Grześ uczestniczył w International School on Space Optics zorganizowanej w Rzymie przez Europejską Agencję Kosmiczną. Doktorant kieruje grantem wydziałowym pt. „Badanie wybranych metod tłumienia drgań oscylacyjnych w laserze półprzewodnikowym”. Jest także opiekunem Sekcji Kosmicznej Koła Naukowego Optoelektroników.
Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl
