Projects - Fakulta elektrotechniky a informatiky

Title

Výzkum mechanismů stárnutí prvků vláknově optických sítí

Code

SP2014/147

Summary

Cílem projektu je výzkum mechanismů stárnutí prvků vláknově optických sítí. Projekt vychází jak ze současně řešených grantů na katedře 440, kterými je projekty GAČ, projekt MV ČR, projekt TAČR, dále projekty, které jsou připravované a mají svůj původ v dlouhodobých spolupracích s podnikatelskými subjekty – Continental a.s., SQS Vláknová optika,a.s.. S posledně jmenovanými připravuje katedra společné projekty do Horizon 2020. Řešitelské pracoviště uspělo ve spolupráci s ÚJV Řež a.s. v soutěži, která byla zaměřena na analýzu interakcí jaderného záření a materiálů vláknově optických sítí a sytémů pro výstavbu ITER. V současné době probíhá rychlý rozvoj optických komunikačních sítí a systémů na všech úrovních. Fakulta elektrotechniky a informatiky v zastoupení Katedry telekomunikační techniky zachytila tento trend v několika oblastech, které intenzívně rozvíjí. První oblastí je oblast optických vláknových a bezvláknových přístupových a komunikačních sítí a systémů, druhou oblastí je integrace vláknově optických sítí a senzorových sítí do jediné integrované vláknově optické sítě a třetí je výzkum a vývoj speciálních vláken pro vláknově optické senzory. Ve všech oblastech se kritickým parametrem začíná projevovat dlouhodobá stabilita všech prvků těchto sítí a potřeba znalosti mechanismů, které mají vliv na stárnutí prvků sítí. Tento projekt je orientován zejména do druhé a třetí oblasti, dotýká se rovněž oblasti první. Odborná skupina Optických komunikací a optoelektroniky na katedře 440 směřuje tento projekt do výzkumu nových, unikátních typů vláknově optických struktur pro senzorové a komunikační aplikace. Ve spolupráci s Ústavem nanotechnologií byl zvládnut technologický postup nanášení nanovrstev z vodivých polymerů na optická vlákna. Jedná se o nové materiály, které jsou pouze částečně prozkoumány, zejména pokud se jedná o vlivy velikosti procházejícího elektrického proudu na optické vlastnosti plášťů optických vláken. Dosud získané experimentální výsledky na katedře 440 (optiCE – Laboratoř optických komunikací a optoelektroniky) dovolují předpokládat, že nanovrstvy se chovají jako spektrální filtry s odlišným chováním pro teplotu, mechanické namáhání v různých částech spektra. Tím lze získat a vytvářet zcela nové typy optoelektronických prvků, které nejsou doposud známy, kdy s využitím WDM komunikačních technologií bude možné v místě spojů dvou vláken měřicí bod pro teplotu a současně tímto místem bude procházet nerušený komunikační signál. Dalším typem unikátního vláknově optického senzorového systému je optovláknový distribuovaný systém využívající Ramanova jevu. Na základě dosavadních zkušeností při měření teplot ve vrtech pro geotermální aplikace bude probíhat další výzkum v nové oblasti, kterou je stavebnictví. Zde vláknově optické distribuované systémy založené na Ramanově jevu vytvářejí ideální prostředek pro analýzu chování liniových staveb, skládek, mostních konstrukcí, základů výškových staveb, vlastností betonových staveb, apod. V současné době tento typ senzoru dovoluje jako jediný měření teplotních průběhů zrání betonů, a tím dosáhnout optimálních vlastností betonů. Tento typ senzorů se ukazuje jako klíčový pro měření v kanalizačních systémech s možností detekovat úniky odpadních vod. V současné době probíhají přípravy na experimentální ověření této aplikace pro Veolii a.s. – Pražské vodárny a kanalizace. Třetím typem unikátních senzorů s optickými vlákny jsou senzory deformací a mechanického namáhání založené na snímání spektrálních změn procházejícího nebo odraženého světla na Braggovských vláknových mřížkách. Jejich aplikace jsou připraveny pro měření teplot v kontilití v Třineckých železárnách a.s., kdy tým optiCE byl vyzván ke spolupráci přímo pracovníky železáren na základě dosavadních výsledků ve vláknově optických senzorových systémech. Další řešenou aplikací je společný výzkum se Safibra .s.r.o. v oblasti stavebních konstrukcí, kde tento typ senzorů je stále častěji používán zejména u liniových staveb typu železnice a mostních konstrukcí. Posledním typem senzorů, na který se zaměřuje pozornost řešitelského týmu jsou Mach-Zehnderovy interferometry. Ty nacházejí své uplatnění zejména jako modulátory světla v rychlých vláknově optických komunikačních trasách. Novým příspěvkem týmu optiCE je rozšíření aplikačních možností těchto interferometrů do zabezpečovacích a identifikačních systémů jak pro biologické objekty, tak pro neživé systémy. Základem je analýza vibračních spekter získaných FFT z interferogramů. Novou oblastí, kterou chce tým optiCE otevřít, je výzkum těchto senzorů v medicínských aplikacích pro analýzu pohybového stavu osob. Všechny tyto aplikace narážejí v praxi na malou znalost, popř. neznalost mechanismů stárnutí jednotlivých prvků, protože tyto mechanismy stárnutí mají bezprostřední dopad na ekonomiku jejich nasazení. Společným rysem všech nových typů senzorů a prvků komunikačních sítí je výzkum měřicích technik a technologií orientovaných na vyhodnocování jemných jevů v distribuci světla procházejícího optickými vlákny. Výzkumný tým má připraveny řadu dalších námětů pro řešení. Jejich společným jmenovatelem je originalita, vhodnost pro patentová řešení, publikace na předních světových sympoziích v oboru, připravované publikace v časopisech s IF. Řešitelský kolektiv je veden profesorem oboru, který je zároveň školitelem doktorandů, kteří se zúčastní řešení projektu, je vedoucím odborné skupiny, která se bude na řešení podílet. Celý tým je složen z cca 14 osob, z toho je 12 doktorandů. Od roku 2008 do dnešního dne má řešitelský kolektiv cca 46 záznamů v databázi Scopus, především ze zahraničních špičkových sympozií, 32 záznamů na ISI, z toho 5 s IF, jedno vyznamenání za best paper na konferenci v New Delhi (Indie – 2008). V současnosti má řešitelský kolektiv přijaty 3 příspěvky na sympozium SPIE Photonics Europe (duben 2014, Brusel, Belgie), přijat je 1 příspěvek na SPIE Security and Defence, květen 2014, Baltimore, USA).

Start year

2014

End year

2014

Provider

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy