Innovativa pieeja organisko stiklu veidojošu materiālu radīšanai perspektīvām pilnīgi optiskām ierīcēm

1-3: Projekts tiek uzsākts! Projekta komandas ir ķērusies pie pirmajiem darbiem pie jaunu organisko materiālu sintēzes, kas būtu paredzēti gan trešās kārtas nelineāri optiskajiem pielietojumiem, kā frekvenču ķemmju ģenerēšanai un optisko slēdžu veidošanai, gan optisko limiteru veidošanai. Paralēli šim arī tika uzsākti pirmie COMSOL modeļu veidošanā, lai varētu simulēt pētīto vielu praktisko lietojamību.

4-6: Projekta pirmie mazmolekulārie organiskie savienojumi ir uzsintezēti un var tikt uzsākts darbs pie to raksturošanas. Materiālu raksturošana iekļauj to absorbcijas spektru uzņemšanu un trešās kārtas nelineāri optisko īpašību mērīšana izmantojot Z-scan metodi. Šī metode ļauj vienlaikus noteikt gan materiāla gaismas laušanas koeficienta, gan optiskās absorbcijas izmaiņās atkarībā no optiskās intensitātes. Šos efektus sauc par Kerra un Divfotonu absorbcijas efektiem. 

7-9: Atslēga uz labu rezultātu sasniegšanu ir efektīva komunikācija starp komandas dalībniekiem. Pirmie sintezēto vielu rezultāti norāda uz interesantiem rezultātiem, kur vielas sasniedz 10-13 cm2/W kerra koeficienta vērtības, kas norāda uz labu lietojamību praksē. Paralēli tam, tika fiksēts ka šīs vielas šķīst šķīdinātajos tikai zemās koncentrācijas, novedot pie tā. Sarunās ar ķīmiķu kolēģiem jau ir tapušas nākamās idejas vielu modifikācijām, lai iegūtu savienojumus, kas labāk šķīst. Šis ir būtiski, jo praktiskai vielu lietojamībai ir jāveido saimnieks-viesis sistēmas, kur organiskā krāsviela ar polimēru kopā jāizšķīdina. Tad šādas tintes var printēt ar strūklas-drukas printeri, lai veidotu lokālus fotoniskus elementus uz čipiem, kas ir atslēgas tehnoloģija heterogēnai integrēšanai.

10-12: Organisko materiālu sintēzes process un fotonisko čipu veidošana aizņem daudz laika, kas kopumā no idejas līdz rezultātam var aizņemt vairāk kā pusgadu. Ņemot vērā projekta pētāmo vielu skaitu, praktiski pārbaudīt visu vielu lietojamību aizņemtu ļoti daudz laika. Šeit lieliski palīdz simulāciju modeļi, kas izmantojot tikai vielu optisko īpašību informāciju var novērtēt vielu praktisko lietojamību. Šis samazina atlases procesa laiku par vairākām reizēm. Šī projekta ietvaros mēs simulējam viļņvadu sistēmas priekš optiskās limitēšanas, frekvenču ģenerēšanas un citiem fotoniskajiem pielietojumiem. Šīs simulācijas mums ļāva iegūt spektrālo sadalījumu frekvenču ģenerēšanai.

13-15: Lai izvēlētos labākos materiālus praktiskiem pielietojumiem, ļoti svarīga ir korekta raksturošanas metodoloģija. Ar šo domu prātā, mūsu projekta komandas ķērās klāt pie divu trešās kārtas nelineāri optisko efektu mērīšanas metodoloģiju salīdzināšanai – Z-scan un trešās-kārtas hiper-Releja izkliedes metodes. Kamēr Z-scan metode jau ir kļuvusi par standarta etalonu Kerra un divfotonu efektu pētījumos, trešās kārtas hiper-Releja izkliedes metode ir mazāk pētīta metode. Tieši šī iemesla dēļ pirms plašākas lietošanas ir svarīgi to salīdzināt ar jau sevi pierādījušām metodēm. Mūsu ejoši pētījumi parādīja ļoti labu sakritību starp abām mērījumu metodēm izmantojot dažādus šķīdinātājus.

16-18: Lai iepazīstinātu plašāku auditorija ar projekta rezultātiem, projekta komandas devas uz SPIE Photonics Europe konferenci, kur piedalījās ar diviem stenda referātiem par “Second hyperpolarizability measurements of organic materials by third harmonic hyper-Rayleigh scattering” un “Assessment of polymer host-guest materials for all-optical photonic applications by COMSOL simulation”. Konferences laikā bija iespēja arī parunāties ar citiem starptautiskiem pētniekiem par organisko materiālu lietojamību fotonikā. Šajā laikā arī tika nopublicēti divi konferences raksti par šo tematiku.