Nr wniosku: 188791, nr raportu: 18738. Kierownik (z rap.): dr inż

Nr wniosku: 188791, nr raportu: 18738. Kierownik (z rap.): dr inż. Urszula Anna Laudyn
Obecnie przełączanie sygnału w systemach telekomunikacyjnych odbywa się przy zastosowaniu urządzeń
elektronicznych. W każdy węźle komutacyjnym sygnał optyczny jest zamieniany na elektryczny, elektronicznie
przełączany, po czym ponownie przetwarzany do postaci optycznej. Przeniesienie funkcji przełączania z dziedziny
elektrycznej na optyczną spowoduje redukcję liczby urządzań sieciowych, zmniejszy koszt realizacji i utrzymania
systemów oraz zmniejszy pobór mocy. Realizacja w pełni optycznej transmisji sygnałów wymaga elementów optycznych
służących do przetwarzania i przełączania sygnału optycznego bez potrzeby jego zamiany na sygnał elektryczny.
Zasadniczą funkcją takich systemów jest przekierowywanie pojedynczych kanałów optycznych lub ścieżek z jednego lub
kilku wejść na inne porty przełącznika. Jest to możliwe poprzez wykorzystanie nieliniowego oddziaływania pomiędzy
światłem a materią. Zjawiska nieliniowe optycznie umożliwiają między innymi dynamiczne tworzenie kanałów
światłowodowych w których propaguje się wiązka zwana solitonem przestrzennym. Solitony takie mogą być sterowane
zarówno poprzez zewnętrzne pola, w wyniku oddziaływania z innymi solitonami jak i poprzez zmianę parametrów wiązki
solitonowej na wejściu (np. mocy wiązki, polaryzacji, fazy). W rezultacie możliwa jest budowa przestrajalnych połączeń i
bramek logicznych. Nematyczne ciekłe kryształy są idealne do powyższych zastosowań, ponieważ są szczególnie czułe
zarówno na pole elektryczne oraz optyczne. Wykazują również doskonałą transmisję światła w szerokim zakresie
widmowym, obejmującym światło widzialne oraz podczerwień. W niniejszym projekcie analizie poddana została
nieliniowa propagacja światła w strukturach z chiralnym nematycznym ciekłym kryształem (ChNCK), w komórce o
geometrii klina, czyli w komórce w której dwie płytki szklane złączone są pod kątem a pomiędzy nimi znajduje się ciekły
kryształ. W tak zbudowanej komórce tworzą się linie dysklinacji, czyli linie nieciągłości ułożenia cząsteczek ciekłego
kryształu, a ich liczba może być łatwo zmieniana poprzez zmianę kąta nachylenia płytek jak i użytego nematyka
chiralnego. Tak powstała warstwa nematyka chiralnego wykorzystana została jako ośrodek przełączający, w którym
sygnał optyczny przesyłany jest w optycznie indukowanym kanale światłowodowym (solitonie optycznym). Przełączanie
sygnału następuje na nieciągłościach ułożenia cząsteczek, czyli na liniach dysklinacji. Problemy poruszane w projekcie
dotyczyły zjawisk optyki nieliniowej oraz właściwości chiralnych ciekłych kryształów, które mogą być wykorzystane do
zaprojektowania i wykorzystania w układach przełączających i logicznych. Uzyskane wyniki wskazują, że w zależności
od kąta i miejsca wprowadzenia wiązki światła względem dysklinacji możliwe jest sterowanie kierunkiem rozchodzenia
się sygnału. Co również ważne, odpowiedni dobór ciekłego kryształu i domieszki chiralnej umożliwił uzyskanie
stabilnego solitonu na odległości rzędu centymetrów. Poprzez dodanie do układu drugiej wiązki (tzw. wiązki sterującej)
wykazano, że możliwe jest sterowanie położeniem wiązki sygnałowej (solitonowej). Wykazano przy tym, że poprzez
dodanie odpowiednio dobranego barwnika (dostrojonego do długości fali) można efektywnie wykorzystać nieliniowość
termiczną do sterowania wiązką sygnałową o innej długości fali. Jest to szczególnie istotne z uwagi, że w większości
przypadków nieliniowość termiczna ma destrukcyjny wpływ na działanie urządzeń. Przełączniki takie mogą znaleźć
zastosowanie w systemach czujnikowych czujnikowych, w zastosowaniach ochrony i odtwarzania, oraz multipleksowania
optycznego.