Seminarium doktorskie – mgr inż. Piotr Golonko

Zapraszamy na seminarium doktorskie, które odbędzie się 23 października 2024 r. o godz. 11:15 w sali Rady Wydziału WE-007. Pan mgr inż. Piotr Golonko przedstawi wyniki swoich badań w związku ze złożeniem rozprawy doktorskiej pt. „Opracowanie światłowodu z szklano-ceramicznym rdzeniem domieszkowanym jonami lantanowców”.

Opiekunem naukowym pracy jest dr hab. inż. Jacek Mariusz Żmojda prof. PB z Katedry Fotoniki, Elektroniki i Techniki Świetlnej.

Streszczenie seminarium:

Problematyka bezpośredniej kontrolowanej krystalizacji rdzenia szklano-ceramicznego podczas wyciągania jest interesującym zagadnieniem technologicznym szczególnie interesującym w kontekście kształtowania widma luminescencji szklano-ceramicznego rdzenia domieszkowanego jonami lantanowców. Transparentna szkło-ceramika, dzięki swoim unikalnym właściwościom optycznym, jest bardzo pożądana w nowych konstrukcjach czujników światłowodowych czy laserów włóknowych znajdujących zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu i medycyny. Mimo stale powiększającej się palety różnych szkieł optycznych i nukleatorów krystalizacji, wybór odpowiedniej metody pozyskiwania aktywnej szkło-ceramiki o specyficznych właściwościach luminescencyjnych jest skomplikowany. Kluczowe aspekty technologiczne, takie jak stabilność termiczna szkieł, rodzaj i stężenie nukleatora, czas i sposób obróbki termicznej, muszą być starannie dobrane, aby uzyskać transparentny materiał tak istotny dla technologii światłowodowej. Nie tracąc jednocześnie unikalnych właściwości spektroskopowych zapewnianych przez wytworzone kryształy. Złożoność tego zagadnienia powoduje, że jest ono wciąż aktualne i rozwijane w wielu światowych ośrodkach naukowych.
Głównym celem rozprawy doktorskiej było wytworzenie włókna światłowodowego z szklano-ceramicznym rdzeniem domieszkowanym jonami lantanowców. Włókno światłowodowe zostało wytworzone w procesie wyciągania z jednoczesną częściową krystalizacją rdzenia.
W pracy omówiono sposoby wytwarzania szkło-ceramiki z uwzględnieniem wytwarzania włókien światłowodowych z rdzeniem szklano-ceramicznym. W ramach pracy wyselekcjonowano grupę materiałów do wykorzystania w roli materiału rdzenia światłowodowego. Selekcji materiałów dokonano na podstawie badań termicznych, strukturalnych oraz spektroskopowych.

Równolegle przeprowadzono serię eksperymentów weryfikujących wpływ różnych metod przygotowania materiału rdzeniowego bez zmian w składu chemicznego na właściwości strukturalne i spektroskopowe. Analizie podlegał głównie wpływ wybranej metody na jakość uzyskanego materiału pod katem możliwości uzyskania włókna światłowodowego jak też na jego parametry optyczne i luminescencyjne.

Ostatecznie wytworzono serię włókien światłowodowych w oparciu o wyselekcjonowany materiał i optymalną dla niego formę obróbki. Proces częściowej krystalizacji amorficznego materiału rdzeniowego przebiegał w trakcie wyciągania włókna światłowodowego. Wytworzone włókna poddano badaniom strukturalnym oraz spektroskopowym. Badania te potwierdziły obecność nanokryształów (<30nm) w materiale rdzenia.

Opracowanie skutecznej metody otrzymywania transparentnej szkło-ceramiki, gdzie procesy krystalizacji i wyciągania włókna przebiegają jednocześnie jest bardzo atrakcyjne ze względów technologicznych. Skutkiem zastosowania takiej metody jest ograniczenie ilości etapów technologicznych niezbędnych do wytwarzania włókien z rdzeniem szklano-ceramicznym, a tym samym zredukowanie części parametrów wpływających na proces krystalizacji oraz ograniczenie niepożądanych zjawisk negatywnie wpływających na parametry wytwarzanych włókien.