Kreivomis trajektorijomis sklindantys pluoštai pademonstruoti palyginus neseniai – 2007-aisiais. Dėl savo unikalios savybės sklisti bet kokiomis išlenktomis trajektorijomis, jie susilaukė didelio dėmesio įvairiose srityse, ypač – mikroskopijoje, optiniame dalelių manipuliavime ar lazeriniame mikroapdirbime.
„Kreiva trajektorija sklindantys pluoštai pasižymi dideliu potencialu medžiagų pjaustymo srityje. Tai ypač aktualu išmaniųjų prietaisų gamyboje, pavyzdžiui, pjaustant mobiliųjų telefonų stikliukus. Dėl stataus pjūvio ekrano struktūra tampa silpnesnė; atsiranda įtempimai, kurie silpnina bendrą struktūrą, o pjaunant užapvalinta trajektorija šių įtempių galima išvengti“, – teigė M. Karpavičius, atlikęs tyrimą „Kreiva trajektorija sklindančių femtosekundinių šviesos pluoštų formavimas naudojantis iš stiklo pagamintomis fazinėmis kaukėmis“.
Kaip formuojami kreivi šviesos pluoštai?
Norint suformuoti kreiva trajektorija sklindantį pluoštą, moduliuojamas lazerio šviesos pluošto bangos frontas: pradinė šviesos fazė iškreipiama naudojant erdvinį šviesos moduliatorių. Tačiau, pasak M. Karpavičiaus, tokie moduliatoriai – gana brangūs: galintys atsieiti apie 30–40 tūkst. eurų ir pasižymintys žemu optinės pažaidos slenksčiu. Kitaip tariant – jie nėra itin optimalus įrankis medžiagoms apdirbti.
„Tyrimo esmė – sukurti pigesnį variantą kreiviems šviesos pluoštams formuoti. Tam pasitelkėme iš stiklo pagamintas dvinares fazines kaukes. Fazinė kaukė – tai it optinis elementas, plokštelė. Kaukė leidžia vienoje vietoje pakeisti fazę, o kitoje išlaikyti nekintančią: būtent tai leidžia iškreipti šviesos pluoštą“, – pasakojo M. Karpavičius, pridurdamas, kad tokios kaukės savikaina – apie 20–100 Eur.
Dvinarės fazinės kaukės gaminamos modifikuojant stiklo plokštelės storį, dalį medžiagos pašalinant lazeriu ir stiklo tūryje įrašant pažeidimus, kurie keičia terpės lūžio rodiklį.
Femtosekundinių lazerių galimybės
Pastaraisiais metais stebima pasaulinė didelės galios (>100 W) femtosekundinių lazerių atsiradimo tendencija. Femtosekundiniai lazeriai naudojami akių operacijoms atlikti, medicininiuose genomo tyrimuose, pramonėje.
M. Karpavičiaus teigimu, būtent femtosekundinis lazeris leistų greitai ir nesudėtingai gaminti fazines kaukes. Kadangi pagamintos iš stiklo, jos turi daug aukštesnį pažaidos slenkstį nei erdviniai šviesos moduliatoriai. Vadinasi, tokio tipo fazines kaukes būtų galima taikyti ir didelės galios femtosekundinėms sistemoms.
Kreivių šviesos pluoštų sklidimo technologija ateityje galėtų būti naudojama tūrinių modifikacijų rašymui bei jų ėsdinimui skaidriose terpėse, siekiant suformuoti kanalus pagal kreivas trajektorijas. Tai ypač pravartu mikrofluidikos elementų – daugiausiai naudojamų optikoje ir mikrobiologijoje – gamybai.
Nors kreivi pluoštai – jau sėkmingai suformuoti, tyrimas – dar nebaigtas. Minėtieji pluoštai kol kas nėra taikomi gamyboje ar konkrečiuose instrumentuose – viskas tebėra eksperimentinėje stadijoje. Nors pasiūlymų, kaip ir kur juos būtų galima taikyti, netrūksta, o veikimo principai – pademonstruoti, iš laboratorijų dar neišeita. Anot M. Karpavičiaus, eksperimentas bus tęsiamas vasarą bei 2019-aisiais.
Finansuoja Europos Sąjunga
2014–2020 m. Europos Sąjungos fondų investicijų veiksmų programos priemonės Nr. 09.3.3-LMT-K-712 „Mokslininkų, kitų tyrėjų, studentų mokslinės kompetencijos ugdymas per praktinę mokslinę veiklą“ veiklos „Studentų gebėjimų vykdyti MTEP veiklą ugdymas“ tikslas – tobulinti studentų, tyrėjų bei mokslininkų mokslinę kvalifikaciją vykdant praktinę mokslinę veiklą, mokslinių idėjų mainus, skatinant mokslinės komunikacijos bei tinklaveikos kūrimąsi ir plėtrą.
Studentų moksliniai tyrimai – tai rudens ir pavasario semestrais laisvu nuo auditorinių užsiėmimų metu pagal individualią programą atliekami moksliniai tiriamieji darbai, vadovaujant tyrimų vadovui. Veiklos trukmė – 6 mėnesiai.
Finansuoja Europos socialinis fondas:
