Skautunargreining með fylki örloftneta - verkefni lokið

Fréttatilkynning verkefnisstjóra

27.9.2018

 Skautunarástand rafsegulbylgju veitir upplýsingar um uppsprettu hennar og eðliseiginleika þeirra hluta sem bylgjan hefur víxlverkað við. Mælingar á skautunarástandi ljóss eiga sér yfir 200 ára sögu og hafa þær haft veruleg áhrif í mörgum greinum vísinda og tækni, allt frá lífefnafræði til stjarneðlisfræði. Í verkefninu um skautunargreiningu með fylki örloftneta, sem unnið var í samstarfi Nýsköpunarmiðstöðvar Íslands, Háskóla Íslands og Harvard-háskóla, hefur ný gerð skautunarmæla verið þróuð. Virkni þeirra byggir á samspili rafsegulbylgju við nær tvívítt lag af örloftnetum. Í verkefninu voru slíkir skautunargreinar útbúnir sérstaklega til notkunar við bylgjulengdir sem notaðar eru í ljósleiðaranetkerfum og voru þeir hannaðir með það fyrir augum að hægt væri að samþætta mælana beint við ljósleiðara. Verkefnið hefur sýnt fram á að skautunargreinarnir hafa mælinákvæmi sem er sambærileg við þá tækni sem fyrir er á markaði, en bjóða auk þess upp á möguleikann á að smækka mælisvæðið niður í stærð kjarna ljósleiðarans eða um 1/10 af þvermál mannshárs. Til þess að tryggja að mælinákvæmni væri óháð bylgjulengd ljóssins voru tauganet þjálfuð til að kvarða mælingarnar og gaf það skautunargreinunum þá viðbótarvirkni að geta mælt inntaksbylgjulengd nemans sjálfstætt. Verkefnið hefur leitt til birtingar ritrýndra greina í alþjóðlegum tímaritum, kynninga á alþjóðlegum ráðstefnum og einnar einkaleyfisumsóknar. Tvær doktorsritgerðir hafa verið skrifaðar um niðurstöður verkefnisins, ein við Háskóla Íslands og önnur við Harvard-háskóla.

Myndir: (a) og (b) eru frumgerðir af skautunargreinum sem felldir hafa verið inn í þrívíddarprentaða haldara og tengdir við ljósleiðara. (c) sýnir ljósleiðara þar sem fylki örloftneta hefur verið flutt yfir á kjarna ljósleiðarans eins og sést á stækkuðu myndinni (d). Þvermál kjarnans er um 10 µm.

English

The polarization of electromagnetic waves provides essential information about the emitting sources and the physical nature of objects that the wave has interacted with. The measure-ment of polarization in the optical domain has a history of more than 200 years and has found applications in many branches of science and technology, ranging from biochemistry to as-trophysics. The present project, which was conducted in collaboration between Innovation Center Iceland, University of Iceland and Harvard University, has focused on a new type of polarimetry, based on the interaction of an electromagnetic wave with an essentially two-dimensional layer of scatterers, a so-called metasurface or metagrating. Metasurface polar-imeters were fabricated specifically for use at wavelengths used in telecommunications net-works and designed to be integrated directly with optical fibers. The project has demonstrated that metasurface polarimeters can provide performance equal to current state-of-the-art po-larimeters and can furthermore be miniaturized down to the size of the optical fiber core, which has a diameter 1/10 of that of a human hair. In order to provide a robust wavelength-independent performance, neural networks were trained to predict the device response, giving the polarimeters the additional functionality of measuring the input wavelength of the device. The project has resulted in a number of peer-reviewed publications in high-impact journals, presentations at international conferences and one patent application, in addition to contrib-uting to two Ph.D. theses, one at the University of Iceland and one at Harvard University.

Heiti verkefnis: Skautunargreining með fylki örloftneta / Meta-grating polarimetry
Verkefnisstjóri: Kristján Leósson, Nýsköpunarmiðstöð Íslands
Tegund styrks: Verkefnisstyrkur
Styrkár: 2015-2017
Fjárhæð styrks: 32,915 millj. kr.
Tilvísunarnúmer Rannís: 152098