Optoelektroniczne systemy i materiały

A- A+

I. Technologie, materiały i urządzenia dla fotowoltaiki

  1. Technologia ogniw fotowoltaicznych wykorzystujących krzem krystaliczny o radykalnie nowatorskiej, niestandardowej architekturze, np.: technologie cienkich krystalicznych podłoży, alternatywne (np. ciekłe) metody pasywacji, alternatywne metody zbierania prądu, struktury hybrydowe, itp.

  2. Technologie wysokowydajnych ogniw cienkowarstwowych w oparciu o przyszłościowe materiały, jak na przykład stop CIGS, kesteryty, perowskity i inne nowe materiały.

  3. Ogniwa słoneczne trzeciej generacji, w oparciu o kropki kwantowe, plazmony, poziomy przejściowe, pomnażanie nośników ładunku, struktury organiczne i barwnikowe (ogniwa stabilne, na podłożach elastycznych), manipulowanie widmem światła (luminescencja, konwersja-DC/UC) i inne.

  4. Technologia przeźroczystych warstw przewodzących oraz przeźroczystych półprzewodników typu n i p w zastosowaniu do fotowoltaiki oraz wyświetlaczy.

  5. Cienkie warstwy i struktury foto- / termo-/ elektro- chromowe.

  6. Technologia, wytwarzanie i testowanie modułów fotowoltaicznych, z wykorzystaniem szkieł o ulepszonych parametrach, tańszych enkapsulantach, do zastosowań w systemach zintegrowanych z budynkami.

II. Technologie, materiały i urządzenia światłowodowe

  1. Technologie, i diagnostyka światłowodów pasywnych i aktywnych zarówno szklanych jak i polimerowych oraz elementów światłowodowych na bazie nowych typów włókien dla telekomunikacji światłowodowej nowej generacji.

  2. Technologie i diagnostyka światłowodów aktywnych, do zastosowań we wzmacniaczach, laserach włóknowych CW i impulsowych.

  3. Technologie, i diagnostyka światłowodów mikrostrukturalnych i nanostrukturalnych o kształtowanych własnościach oraz z funkcjonalizowanych polimerów o nowych właściwościach, światłowodów z udziałem materiałów kompozytowych.

  4. Technologie, i diagnostyka włókien o specjalnych własnościach dedykowanych wybranym funkcjom takim jak, na przykład: generacji supercontinuum, transmisji dużych mocy oraz równie istotne innowacyjne zastosowania telekomunikacyjne.

  5. Urządzenia światłowodowe – lasery i wzmacniacze światłowodowe nowej generacji, w tym urządzenia na nietypowe zakresy spektralne, jak VIS oraz MIR.

  6. Technologie i diagnostyka sensorów światłowodowych oraz specjalizowanych elementów światłowodowych i optycznych elementów wspomagających.

  7. Technologie i diagnostyka specjalnych pokryć światłowodowych umożliwiających ochronę światłowodów oraz elementów światłowodowych w warunkach przemysłowych, a także łączenie włókien i elementów światłowodowych z otoczeniem w warunkach przemysłowych.

III. Technologie i  materiały do wytwarzania źródeł i detektorów promieniowania optycznego

  1. Technologie i materiały źródeł promieniowania oraz detektorów promieniowania opartych na materiałach z szeroką przerwą energetyczną.

  2. Technologie i materiały dla generacji i detekcji promieniowania podczerwonego.

  3. Technologie i materiały do wytwarzania oraz detekcji promieniowania w zakresie terahercowym (THz) i powiązane systemy obrazowania.

  4. Urządzenia i systemy laserowe generujące promieniowanie szerokopasmowe o dużej spójności przestrzennej.

  5. Układy wspierające systemy laserowe oraz systemy detekcji.

  6. Technologie i materiały pozwalające na konwersję promieniowania jonizującego do promieniowania w zakresie optycznym (widzialnym, ultrafioletowym i podczerwonym) i jego detekcję.

  7. Technologie, materiały i układy laserów (mikrolaserów) ciała stałego: cw i impulsowych (nano i femtosekundowych) z regulowanymi i stabilizowanymi parametrami w tym układy nieliniowej przemiany częstotliwości optycznych

IV. Optoelektroniczne urządzenia i systemy

  1. Rozwiązania optoelektroniczne w procesach:

    • optoelektroniczne układy kształtowania wiązki laserowej wysokiej mocy wraz z jej diagnostyką i zapewnieniem bezpieczeństwa,

    • obrazowania w reżimie bardzo małego natężenia światła,

    • monitorowania i adaptacyjnego sterowania procesami obróbki ze sprzężeniem optoelektronicznym,

    • wielodziedzinowych systemów pomiarów optycznych i kontroli jakości wytwarzania,

    • wytwarzania przyrostowego,

    • mikroobróbki laserowej,

    • laserowej obróbki hybrydowej materiałów trudnoobrabialnych.

  2. Optoelektroniczna aparatura kontrolna i pomiarowa – szeroka klasa urządzeń wykorzystująca, głównie specyficzne własności promieniowania laserowego, w tym:

    • urządzenia pomiarowe wykorzystujące bezinercyjność wiązki laserowej,

    • urządzenia pomiarowe i obrazujące wykorzystujące czasowo-przestrzenną modulację fazy światła laserowego w celu poprawy rozdzielczości układów obrazujących,

    • urządzenia pomiarowe wykorzystujące spójność (zdolność do interferencji) promieniowania laserowego,

    • urządzenia pomiarowe wykorzystujące monochromatyczność i zdolność do programowalnego przestrajania długości fali do identyfikacji i  pomiarów składu materiałów (związków chemicznych) na podstawie spektroskopowych własności materii oraz co równie ważne zawartości składników niepożądanych (toksycznych) w atmosferze, wodzie, glebie,

    • urządzenia pomiarowe wykorzystujące bardzo krótkie (femtosekundowe) impulsy światła do szerokopasmowych spektroskopowych pomiarów składu materii oraz wykrywaniazwiązków chemicznych w małych stężeniach,

    • urządzenia pomiarowe wykorzystujące możliwość wytwarzania bardzo krótkich (nano- i femtosekundowych) impulsów światła o dużej mocy do pomiarów odległości metodą radarową oraz energetycznego oddziaływania na materiały,

    • urządzenia kontrolne i pomiarowe wykorzystujące zdolność tworzenia obrazów w różnych zakresach widma, ich formowania, przekształcania, porównywania i analizy, w tym urządzenia noktowizyjne i termalne oraz „sztucznego widzenia” dla nawigacji,

    • szeroka grupa sensorów służących do przetwarzania różnych wielkości fizycznych na równoważne ich wartościom parametry wiązek światła często wykorzystywane do dokonywania pomiarów zdalnych w miejscach trudnodostępnych i niebezpiecznych,

    • szeroka grupa metod i urządzeń pomiarowych do badań parametrów generowanych i kształtowanych wiązek promieniowania elektromagnetycznego w zakresie od promieni X do teraherców,

    • specjalistyczna aparatura pomiarowa w zakresie metrologii optycznej oraz ultraprecyzjnych pomiarów optycznych i atomowych.

  3. Optoelektroniczna aparatura diagnostyczna, terapeutyczna i analityczna wykorzystująca specyficzne własności różnych źródeł światła, często w połączeniu ze światłowodami i możliwością obrazowania, do budowy.

  4. Optoelektroniczna aparatura w systemach bezpieczeństwa: inteligentne sensory, sieci sensorów i linie zbierania i przesyłania do centrów decyzyjnych danych dotyczących zagrożeń powodziowych, atmosferycznych, pożarowych, radiologicznych, transportowych umożliwiających bieżącą kontrolę bezpieczeństwa wybranych dziedzin życia i gałęzi gospodarki.

V. OPTYCZNE SYSTEMY TELEKOMUNIKACYJNE i INFORMACYJNE

Cyfryzacja społeczeństwa, wraz ze wzrostem zapotrzebowania na szybką transmisję bardzo dużej ilości danych, stawia również ogromne wyzwanie przed infrastrukturą umożliwiającą dwukierunkowy transfer danych (do i od abonentów / mieszkańców). Obecne sieci telekomunikacyjne będą podlegać gruntownym modernizacjom w celu sprostania wymaganiom na szybkość i ilość transferowanych danych, stawianych przez użytkowników. Istotnym elementem jest również zapewnienie powszechności dostępu do  takich sieci, zarówno w aspekcie ekonomicznym, jak i terytorialnym. Przez ostatnie 2 – 3 dekady obserwuje się stały wzrost około 50% przyrostu rocznie zapotrzebowania na oferowaną szybkość transmisji danych, co prowadzi do sumarycznego wymagania na podwajanie przepustowości sieci co ok. 2 lata. W horyzoncie roku 2020 (zgodnie z Europejską Agendą Cyfrową) każde polskie gospodarstwo domowe musi mieć dostęp do sieci na poziomie co najmniej 30 Mbps i 50% gospodarstw domowych na poziomie co najmniej 100 Mbps co powoduje konieczność przebudowy istniejących sieci stosowanych przez największych operatorów na rynku transmisji szerokopasmowej zarówno w sieci dostępowej jak i transportowej.

Kluczowym elementem dla zastosowań fotonicznych w telekomunikacji jest kompleksowe podejście do rozwiązań architektonicznych sieci optycznych, umożliwiających efektywne wykorzystanie pasma oraz redukcję konsumpcji energii.

  1. Optyczne urządzenia nadawcze i odbiorcze, urządzenia przetwarzające oraz aktywne i pasywne elementy sieci światłowodowych w obszarze sieci dostępowych następnej generacji (ang. NGA – Next Generation Access).

  2. Optyczne urządzenia i systemy zapewniające bezpieczeństwo transmisji i/lub przetwarzania danych na poziomie warstwy fizycznej.

  3. Techniki modulacji i demodulacji sygnałów optycznych ze zwiększoną odpornością na zakłócenia i zniekształcenia transmisji.

  4. Zwiększenie informacyjnej przepustowości łączy i sieci optycznych poprzez złożone metody kodowania i zaawansowane techniki detekcji.

  5. Optyczne urządzenie nadawcze i odbiorcze, urządzenia przetwarzające dla sieci transportowych z uwzględnieniem transmisji długodystansowej, efektywne wzmacniacze mocy optycznej, optymalizacja wykorzystywanego pasma, również poza pasmami C i L.

  6. Rozwój technologii FSO (ang. Free-Space Optical communication) do przepustowości na poziomie 100 Gbps i dystansach co najmniej 10 km.

  7. Rozwój technologii optycznego przetwarzania sygnałów.

VI. Układy i systemy optoelektroniki zintegrowanej

Od dwóch dekad obserwuje się tendencję do integracji dyskretnych komponentów optoelektronicznych na pojedynczych podłożach, najlepiej monolitycznych. Złożoność obecnie wytwarzanych układów optoelektroniki zintegrowanej sięga już kilkuset elementów optycznych na pojedynczym chipie. Głównym motorem rozwoju tej technologii przez wiele lat była branża telekomunikacyjna, jednak w ostatnich latach rosnącego znaczenia nabrały zastosowania czujnikowe, medyczne i metrologiczne, włączając w to liczne zastosowania specjalne. Rynek układów i elementów optoelektroniki zintegrowanej zdominowany jest przez dwie grupy rozwiązań – mikrosystemy MOEMS (ang. Micro-Opto-Electro-Mechanical-Systems) i fotoniczne układy scalone PIC (ang. Photonic Integrated Crictuis).

Mikrosystemy MOEMS-y to zaawansowane technologicznie, zminiaturyzowane, energooszczędne przyrządy optyczno-elektro-mechaniczne, które można łatwo integrować w większe systemy i elastycznie dostosować do konkretnych zastosowań.

Układy PIC integrują w obrębie pojedynczego chipu optoelektroniczne elementy aktywne (m.in. lasery, wzmacniacze optyczne, modulatory itp.) i pasywne (multipleksery, sprzęgacze, elementy odbijające itp.) połączone falowodami optycznymi. Uważane są za jedną z najbardziej obiecujących ścieżek rozwoju optoelektroniki, pozwalając na konstruowanie nowej klasy kompaktowych, wielofunkcyjnych, energooszczędnych układów fotonicznych.

  1. Mikrosystemy MOEMS.

  2. Układy fotoniki scalonej PIC.