Nowy laser impulsowy na Wydziale Fizyki UW
11 01 2023
Kategoria: Infrastruktura badawcza IDUB
Naukowcy z Wydziału Fizyki już korzystają z kolejnego elementu infrastruktury badawczej zakupionego ze środków IDUB. Jest nim laser impulsowy, który pozwala na badanie charakterystyk materiałowych oraz nadawanie materiałom nowych funkcjonalności. Wyróżnia się on szerokim spektrum długości fal, a także możliwością generowania impulsów w reżimie pikosekund.
Kierownikiem projektu, w ramach którego zakupiono laser, jest prof. Barbara Piętka z Wydziału Fizyki. Na zakup sprzętu otrzymała 495 tys. zł. Konkurs organizowany był w ramach działania IDUB I.4.2 „Fundusz odnawiania i rozwoju infrastruktury badawczej”, realizowanego w ramach Priorytetowego Obszaru Badawczego II „U podstaw mikro- i makroświata”.
Poszukiwanie nowych materiałów
Zespół prof. Piętki skupia się na badaniu materiałów fotonicznych do zastosowań w optycznym przetwarzaniu informacji. Materiałami, które wykazują optyczne efekty nieliniowe dla bardzo niskiej energii impulsu, są struktury półprzewodnikowe. Pracują one jedynie w temperaturach kriogenicznych, co znacznie obniża całkowitą efektywność energetyczną przyszłej sieci przetwarzającej dane. Zespół pracuje nad opracowaniem nowych materiałów, które mają silną odpowiedź nieliniową w temperaturze pokojowej, w czym pomóc ma zakupiony laser.
Sieć naśladująca ludzkie neurony
Prace zmierzają do zbudowania optycznej sieci neuromorficznej, w której fotony będą przetwarzały i przesyłały informacje. W standardowych komputerach tę rolę odgrywają elektrony, co znacznie zwiększa straty energii. Taka optyczna sieć będzie imitowała zachowania ludzkich neuronów. Wspomoże to rozwój sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego. W tym obszarze obecnie wykorzystuje się jedynie implementację komputerową, opracowując algorytmy, które funkcjonują jak neurony. Istnieje jednak również możliwość zbudowania sztucznego neuronu, a niedługo być może uda się również połączyć takie neurony w sieć.
Przebieg badania
Aby zbadać jakiś materiał przy użyciu nowego lasera impulsowego, skupiamy na nim wiązkę światła, przez co jest on pobudzany do świecenia. Następnie analizujemy światło, które jest emitowane. Laser umożliwia pobudzanie materiałów zarówno różnymi długościami fali, jak i różną częstotliwością przychodzenia impulsów (również z kontrolowanymi pojedynczymi impulsami). W wyniku tego możemy obserwować i modyfikować powierzchnię próbki, analizować spektralnie widmo emisji i tworzyć charakterystyki czasowe.
Korzystanie z takiej infrastruktury wymaga przeszkolenia. Jest to szczególnie ważne ze względu na wysoką wrażliwość temperaturową lasera.
Współpraca
Zespół prof. Piętki wykorzystuje infrastrukturę w różnorodnych współpracach, np. z Wojskową Akademią Techniczną czy z Wydziałem Chemii Uniwersytetu Warszawskiego. Istnieje także możliwość nawiązania nowych współprac i przeprowadzenia badań przy użyciu lasera. Do układu można również dołączyć własny element, na przykład inne źródło światła czy detektor. W celu nawiązania takiej współpracy należy się skontaktować z prof. Piętką. Dane kontaktowe wraz z opisem technicznym infrastruktury znajdują się tutaj.
Fotografia: Jarosław Rybusiński, Uniwersytet Warszawski