Strona główna

Archiwum z roku 2002

Spis treści numeru 3/2002

Foton po elektronie
Poprzedni Następny

Badania naukowe

Fotonika zaczęła się rozwijać bardzo dynamicznie. Nie ma wątpliwości, 
że rozpoczęty niedawno wiek XXI będzie jej stuleciem.

Rozmowa z prof. dr. hab. inż. Krzysztofem Abramskim, 
elektronikiem, laureatem programu SUBSYDIA DLA UCZONYCH FNP 

Prof. dr hab. inż. Krzysztof Abramski, elektronik – elektronika kwantowa, technika laserowa, optoelektronika, fotonika. Zajmuje się laserową nanointerferometrią i spektroskopią, laserami gazowymi, stabilizacją częstotliwości laserów, laserami CO2 wzbudzonymi prądem w. cz., laserami na ciele stałym pompowanymi laserami półprzewodnikowymi, laserową metrologią, akustooptyką, zastosowaniami laserów w telekomunikacji, laserowymi rezonatorami. Pracuje w Instytucie Telekomunikacji i Akustyki Politechniki Wrocławskiej. za koherentnie pompowane wzmacniacze światłowodowe, lasery światłowodowe i mikrolasery, został laureatem programu SUBSYDIA DLA UCZONYCH Fundacji na rzecz Nauki Polskiej w zakresie nauki technicznych za rok 2001.

Zajmuje się Pan zagadnieniami z pierwszej linii współczesnej nauki, bodajże fizyki, choć dzieje się to w uczelni technicznej i otrzymał Pan subsydium profesorskie w dziale „nauki techniczne”.
– Jestem elektronikiem, pracuję na Wydziale Elektroniki PWr. i zajmuję się, najogólniej mówiąc, laserami, które są urządzeniami technicznymi wykorzystującymi bardzo podstawowe zjawiska fizyczne. Kiedy szedłem na studia, lasery były nowością – zafascynowała mnie cała sfera ogromnych możliwości poznawczych związanych z odkryciami fizyki, które przyniosły powstanie lasera, perspektywy dalszego rozwoju techniki laserowej, a także perspektywy zastosowań. Politechnika Wrocławska była dobrym ośrodkiem w tej dziedzinie, pierwszy laser zbudował tutaj mój późniejszy mistrz, prof. Zbigniew Godziński, w 1964 roku. Wokół prof. Godzińskiego zebrała się grupa zapaleńców zainteresowanych zagadnieniem stabilizacji częstotliwości laserów. Laser miał być, wedle naszych idei, superstabilnym zegarem. Zmierzały do tego prace eksperymentalne i konstrukcyjne, szalenie trudne w tamtych czasach – wszystko trzeba było zrobić samemu, każdy element każdego urządzenia. Muszę tu powiedzieć, że my, elektronicy, postrzegamy lasery troszkę inaczej niż np. fizycy. Laser dla nas jest przede wszystkim właśnie tym stabilnym źródłem częstotliwości z możliwościami zastosowań telekomunikacyjnych czy metrologicznych. Ale laserami zajmują się w równej mierze fizycy, jak technicy i trudno tu postawić wyraźną kreskę rozstrzygającą, czy technika laserowa (albo bardziej uczenie – elektronika kwantowa), to dziedzina fizyki czy nauk technicznych. To znakomite pogranicze dwóch profesji, gdzie cały czas wrze i naukowcy wspaniale się dogadują. 

– Proszę przypomnieć, najkrócej, istotę działania lasera.
– Laser jest generatorem światła. Mamy tzw. ośrodek laserujący (na samym początku był to kryształ rubinu), który sprawia, że przechodząca przezeń fala świetlna o określonej długości ulega wzmocnieniu. Wstawiając ten ośrodek w rezonator optyczny, czyli między dwa specjalne zwierciadła, zapewniamy fali świetlnej sprzężenie zwrotne. I jeśli jedno ze zwierciadeł jest częściowo przeźroczyste, to wychodzi zeń wiązka światła spójnego, czyli laserowego. Promieniowanie laserowe nie występuje w przyrodzie. Wiązka laserowa jest spójną falą i można się nią posłużyć, jako bardzo precyzyjnym narzędziem do obróbki materiałów, do odtwarzania płyt kompaktowych, jako skalpelem w chirurgii, zwłaszcza mikrochirurgii, do bardzo szybkiej transmisji sieciami światłowodowymi. Może być również markerem zaznaczającym cel ataku militarnego i może być olbrzymiej mocy impulsem niszczącym obiekt w przestrzeni kosmicznej. Przedstawiam to, oczywiście, w największym uproszczeniu, jednak specjalnie zwracam uwagę na różnorodność zastosowań laserów.

– Czy rozwój badań idzie w kierunku szukania nowych podstaw dla uzyskiwania efektu laserowego, odkrywania nowych zjawisk fizycznych?
– Zdecydowanie tak. Poszukiwaniom nowych „materiałów laserujących” oraz nowym technologiom laserowym poświęca się mnóstwo pieniędzy i pasji. Optotelekomunikacja wymusza nowe dziedziny badań. Jesteśmy świadkami olbrzymiego postępu w dziedzinie laserów półprzewodnikowych, włącznie z tzw. laserami niebieskimi. Najnowszym przebojem w elektronice kwantowej są lasery światłowodowe – my także nad nimi intensywnie pracujemy. Żeby trochę to przybliżyć powiem, że jedną cienką nitką światłowodową można przesyłać ogromną ilość informacji, na poziomie terabitów (1012) na sekundę. Wynajdywaniem nowych „ośrodków laserujących” zajmują się fizycy, fizykochemicy, badając laserowe właściwości różnych mediów. My, jak mówiłem, próbujemy ich odkrycia zastosować w konstruowanych urządzeniach. 

– W komunikacie FNP czytam, że przyznano Panu subsydium za prace również nad mikrolaserami.
– Tak, trochę dla kontrastu z laserami światłowodowymi, „fizycznie” będącymi długimi na kilka metrów włóknami, mikrolasery to małe kryształki o rozmiarach od ułamka do kilku milimetrów i sporej mocy – od kilku do kilkudziesięciu miliwatów. W nowoczesnej technice, szczególnie w telekomunikacji, miniaturyzacja jest bardzo ważna, rysują się tu więc ogromne.

– Cała ta dziedzina jest szerokim pograniczem wielu dyscyplin?
– Tak – optyki, spektroskopii, elektroniki, a także technologii „z najwyższej półki”. Coraz częściej używa się na jej określenie pojęcia: fotonika. Elektronika wykorzystuje ruch elektronów do przenoszenia informacji, fotonika – ruch fotonów, czyli elementarnych „porcji” energii świetlnej.

– Uważa się Pan za fotonika?
– Trochę tak, w każdym razie właśnie tymi zagadnieniami się tu zajmujemy. Myślę, że człowiek lubi „przynależeć” do zupełnie nowej dziedziny i chciałby się uważać za specjalistę w takiej dziedzinie. Fotonika zaczęła się rozwijać bardzo dynamicznie. Nie ma wątpliwości, że rozpoczęty niedawno wiek XXI będzie jej stuleciem. 

– Żeby się zajmować fotoniką, trzeba najpierw poznać elektronikę, czy też można ją „przeskoczyć”?
– Są dwie drogi: po studiach z fizyki i po elektronice, gdzie bywają takie specjalizacje, jak optyka, optoelektronika, optotelekomunikacja.

– Te drogi spotykają się na wspólnym polu poszukiwań?
– Tak jest, z tym że spotkania przebiegają różnie. Wysyłam wielu moich studentów za granicę i oni często lądują na wydziałach fizyki, gdzie są grupy zajmujące się fotoniką czy optoelektroniką, ale bywa i odwrotnie: fizyk trafia na wydział elektroniczny. Sądzę, że mamy teraz epokę przejściową, po której pojawi się fotonika, jako nowa specjalność i nowy kierunek studiów, zawsze, oczywiście, łączący wiedzę z różnych klasycznych dyscyplin.

– Na wspólnym polu zwykle dużo i dobrze rośnie. Jaką glebę mamy w Polsce dla fotoniki?
– Powiem ostrożnie. Trzymamy rękę na pulsie, od początku. Wśród polskich naukowców widać dużą świadomość potrzeby rozwijania tej dziedziny i inwestowania w nią. Dowodem tego ostatni sukces – uruchomienie pierwszego w Polsce niebieskiego lasera w Centrum Badań Wysokociśnieniowych PAN. Nasz wielki atut to młodzi ludzie, bardzo dobrzy, jeśli idzie o poziom wiedzy, z silną motywacją do pracy badawczej i zainteresowaniem najnowszymi kierunkami. Mam w tej chwili ośmiu takich doktorantów.

– Czy, zdaniem Pana, pociąga ich właśnie nowość, szansa osiągnięć naukowych, czy to, że fotonika ma wielką przyszłość techniczną, aplikacyjną?
– Chyba wszystko razem. Moi doktoranci to najczęściej chłopcy z małych miasteczek, bardzo dobrzy uczniowie w szkołach średnich, zafascynowani badaniami. Warto dodać, że niezbędna w tej dziedzinie znajomość angielskiego nie stanowi już dzisiaj problemu. Miałem bardzo zdolnego magistranta, który nie dostał się na studia doktoranckie, bo nie zdał egzaminu z języka angielskiego, a było akurat miejsce w uniwersytecie w Edynburgu w grupie badawczej, z którą współpracuję. Brak znajomości angielskiego zupełnie im nie przeszkadzał. Szukali człowieka twórczego. Wysłałem go i w 3 lata (!) napisał znakomitą pracę doktorską... po angielsku. Teraz ma tam kontrakt i pracuje. Dostajemy prośby ze świata, by zarekomendować dobrych studentów. Spośród naszych magistrantów wielu pracuje za granicą, paru zrobiło tam doktoraty.

– Wrócą?
– Zawsze im powtarzam, że powinni. Myślę, że wrócą, wcześniej czy później. Sam wróciłem (w 1992) po 5 latach pracy w nieporównywalnie lepszych niż tutaj warunkach. Nie postało mi w głowie, że mógłbym zostać. Byłem rok na stażu w Twente University of Technology w Holandii, później pół roku w Hull University w Anglii, a potem 5 lat pracowałem w Edynburgu w Heriot-Watt University, który jest, można powiedzieć, fotoniczną uczelnią przodującą w Europie. Staramy się stworzyć we Wrocławiu coś, co nie odbiegałoby od światowego poziomu, mając świadomość ciągłego pościgu. Lansujemy, chyba z niezłym skutkiem, swoistą metodę nauczania teaching by research, czyli nauczanie przez badania. Udało nam się skupić grupę młodych ludzi bardzo zapalonych i to jest wspaniałe. Smuci jednak fakt, że bardzo dobrym doktorantom nie można zapewnić perspektywy pracy naukowej. Uczelnia jest nasycona kadrą i nie ma pieniędzy, żeby przyjmować najzdolniejszych młodych. W naszym Zakładzie Teorii Pola i Elektroniki Kwantowej, kierowanym przez prof. Romualda Nowickiego, mamy dwoje fizyków i czterech elektroników, ośmiu doktorantów oraz dwunastu magistrantów.

– Grupa, o której Pan mówi, zajmuje się fotoniką?
– Ściślej może optoelektroniką, a często nazywamy siebie grupą „laserowo-światłowodową”. 

– Rozumiem, że zgodnie z tendencjami światowymi...
– Tak, staramy się nie tracić kontaktu z nowymi trendami. W tym roku w sierpniu organizujemy we Wrocławiu międzynarodową, bardzo prestiżową konferencję Lasery Dużej Mocy. To wynik naszych niezłych osiągnięć naukowych na polu tzw. laserów molekularnych dużej mocy. Taka konferencja odbywa się co dwa lata w różnych miejscach Europy. Pełną parą idą prace nad tym wielkim przedsięwzięciem naukowym i organizacyjnym.

– Czy w Polsce rozwinie się znacząco dziedzina, w której Pan pracuje?
– Dałbym bardzo wiele, żeby się rozwinęła. To, co my tutaj robimy, co robią naukowcy zajmujący się fotoniką w innych ośrodkach, to są zagadnienia z zakresu high technology. Uważam, że Polska jest do tego przygotowana, jeśli idzie o potencjał ludzki, ale potrzeba pieniędzy i... śmielszej wizji. A może w odwrotnej kolejności.

– Brakuje wizji?
– Śmiem twierdzić, że brakuje. To dziwne, ale od czasu naszej aksamitnej rewolucji, bo o okresie wcześniejszym nie ma co mówić, nikt nie stara się rzucić hasła typu: stawiamy na high technology, choćby przekornie, wbrew wszystkim trudnościom, choćby po to, by zakodować to przeciętnemu Polakowi. Niestety, obawiam się, że nieprędko doczekamy się takiego hasła, bo edukacja, nauka, program rozwoju wysokich technologii, to jeszcze przeważnie zabawa dla „niepoprawnych harcerzy”.

– Ma pan wizję i trochę pieniędzy. Na co przeznaczy Pan subsydium Fundacji?
– Połowę na stypendia, połowę na wyjazdy młodych współpracowników, czyli doktorantów, na międzynarodowe konferencje, coś tam na książki i drobne materiały niezbędne do badań. Troszkę się tu pochwalę i powiem, że moi doktoranci, prawie wszyscy, tak dobrze wypadli przy wywiadach kwalifikujących na studia doktoranckie, że stypendia otrzymali. Ja im dodam nieco pieniędzy, żeby mogli zajmować się nauką od rana do wieczora, a nie musieli biegać za zarobkami.

– Część Pana wychowanków pracuje za granicą. Jaką pracę znajdują ci absolwenci, którzy nie wyjeżdżają?
– Jeszcze znajdują pracę w swojej specjalności, chociaż coraz trudniej. Rozsiani są po całym kraju. Pracują w firmach telekomunikacyjnych, informatycznych, w ośrodkach badawczych i firmach innowacyjnych. Radzą sobie znakomicie. Bardzo bym chciał wielu z nich zatrzymać w uczelni, bo nadają się do pracy naukowej i dydaktycznej, ale nie ma etatów. Sytuacja jest właściwie paradoksalna: potroiliśmy liczbę studentów w ciągu ostatnich 10 lat, a nie możemy powiększyć kadry o młodych badaczy i nauczycieli.

– Potrojenie liczby studentów świadczy o zainteresowaniu nową i obiecującą dziedziną. Czy taka dziedzina, jak fotonika, nie powinna być uprzywilejowana, choćby większą liczbą etatów, niezależnie od ogólnej biedy, może nawet czyimś kosztem?
– Nie bardzo bym się odważył proponować „niesprawiedliwość”, jesteśmy bardzo przywiązani do ideału równości. Z drugiej strony, ta nowa dziedzina nie jest jeszcze w pełni doceniana. Trzeba silniej bić głową w mur różnych przeszkód. Obserwuję od lat poczynania różnych gremiów i ciągle odnoszę wrażenie, że dla tej dziedziny nie ma w Polsce sprzyjającego klimatu. Niemcy od kilkunastu lat mają specjalne programy rządowe wspierające optoelektronikę. Japończycy zaplanowali w połowie lat 90. wypromowanie 6 tys. doktorów w tej specjalności. Natomiast nasi decydenci nie bardzo optoelektronice sprzyjają – może to kwestia braku pieniędzy, a może niedostatków wyobraźni?

– Czyżby nie widzieli możliwych zastosowań, na nie tak odległym przecież horyzoncie?
– Gdyby za badaniami stał przemysł... Ale tego przemysłu u nas nie ma, wobec czego badania wydają się trochę sztuką dla sztuki albo kształceniem specjalistów dla zagranicy.

– Jaki przemysł byłby naturalnym odbiorcą tych specjalistów?
– Przede wszystkim przemysł telekomunikacyjny, elektroniczny, na usługach wielu dziedzin, potem motoryzacyjny. Nasi absolwenci są przygotowani do pracy w tzw. zapleczu badawczym przemysłu. Firmy zachodnie, które produkują cokolwiek u nas, mają to zaplecze u siebie. Szansę widzę w małych firmach wytwarzających wyselekcjonowaną, wysokiej klasy aparaturę. Pomocna może się tu okazać nasza cecha narodowa – indywidualizm.

– Można sobie wyobrazić, że ci dobrzy Pana uczniowie mogliby takie firmy zakładać. Czy są do tego przygotowani?
– Szczerze mówiąc, raczej nie. Ci ludzie o „tęgich głowach”, dobrzy merytorycznie, na ogół nie mają predyspozycji biznesmenów.

– Czy wynika to z naszej, najogólniej mówiąc, inteligenckiej tradycji, z wzorców lansowanych w rodzinie, także w szkole?
– Chyba rzeczywiście coś w tym jest. Wiem, że żaden z moich uczniów nie założył firmy, choć każdy pewnie odpowiedziałby na pytanie, jakie urządzenia optoelektroniczne czy fotoniczne powinniśmy w Polsce produkować. Wiem coś gorszego: w ubiegłym roku po raz pierwszy absolwenci Wydziału Elektronicznego naszej Politechniki mieli kłopoty ze znalezieniem pracy. A przyjmujemy na pierwszy rok ponad 1000 studentów.

– Ta liczba świadczy, jak Pan mówi, o silnych motywacjach albo o iluzjach.
– Motywacje są cennym kapitałem, którego nie wolno zmarnować, zwłaszcza kiedy mamy jednak nadzieję, że nasza gospodarka zacznie potrzebować tych high technologies.

– Wróćmy jeszcze do samej fotoniki. Czy istnieje jakieś „główne pytanie”, na które badacze starają się odpowiedzieć i spodziewają się, że odpowiedź przyniesie istotny postęp?
– Tym, wokół czego koncentruje się uwaga oraz wysiłki poznawcze i aplikacyjne, jest szybkość przesyłania informacji. Zdecydowany postęp należy upatrywać w optycznych sieciach światłowodowych. Tu możliwości są olbrzymie, jesteśmy na początku drogi. I jeszcze niejedno nas zaskoczy.

– Kresu drogi niepodobna przewidzieć, ale co majaczy na horyzoncie? Co zaprząta wyobraźnię ludzi zajmujących się tą problematyką?
– Mówi się ostatnio sporo o komputerach kwantowych, optycznych, które byłyby rzeczywiście skokiem, ale to jeszcze odległa sprawa. Drugim takim punktem na horyzoncie są optyczne sieci FDM (frequency division multiplexing), czyli wielokanałowa światłowodowa transmisja z modulacją częstotliwości optycznych. Dzisiaj mamy czas starań o postęp technologiczny, tj. zastosowanie osiągniętych wyników badań. To, co przeżyła elektronika od tranzystora do układów scalonych, czeka teraz fotonikę. Potrzebny jest rozwój scalonych układów optoelektronicznych. Natomiast rewolucji naukowej nie sposób przewidzieć. Przychodzi nagle i radykalnie, z hukiem, przestawia badania na inne tory.

Rozmawiała Magdalena Bajer

Komentarze