Porozmawiajmy o fotonice! Gdyby była budynkiem, byłaby… zabytkiem. Czy wiecie, że technologia stojąca za czujnikami światłowodowymi, czyli koncepcja wykorzystania światła do wykrywania właściwości fizycznych, sięga lat 70. ubiegłego wieku? Jednak na przestrzeni lat poczyniono znaczne postępy, co doprowadziło do poprawy wydajności czujników i rozszerzenia ich zastosowań. Rozwój wyspecjalizowanych włókien światłowodowych i technik wykrywania zwiększył ich czułość i umożliwił pomiary w trudnych warunkach.

„Czujniki światłowodowe to urządzenia wykorzystujące światłowody do wykrywania i pomiaru różnych parametrów fizycznych. Czujniki te wykorzystują zasadę propagacji (czyli rozchodzenia się) światła przez światłowody do wykrywania zmian w otaczającym je środowisku. Dzięki temu możliwy jest pomiar parametrów takich jak temperatura, ciśnienie, odkształcenie (np. konstrukcji budowlanych) czy skład chemiczny” – mówi nam mgr inż. Piotr Polak.

Czujniki światłowodowe znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Jedną z kluczowych zalet tych czujników jest ich odporność na zakłócenia elektromagnetyczne, dzięki czemu nadają się do środowisk o wysokim poziomie szumów elektromagnetycznych. Przykładem takiego środowiska mogą być wszelkiego rodzaju elektrownie, które – ze względu na obecność wielu urządzeń wysokiego napięcia – generują silne pola elektromagnetyczne.

Są one powszechnie stosowane w monitorowaniu stanu konstrukcji mostów, zapór i budynków w celu wykrywania odkształceń i deformacji. W przemyśle naftowym i gazowym czujniki światłowodowe są wykorzystywane do pomiaru temperatury i ciśnienia w zbiornikach i rurociągach. Znajdują również zastosowanie w medycynie do różnych celów, takich jak monitorowanie parametrów życiowych czy wykrywanie zmian biochemicznych. Do tego ostatniego służy nasz czujnik wykrywający obecność koronawirusa SARS-CoV-2.

Przyszłość czujników światłowodowych wygląda obiecująco. Trwające prace badawczo-rozwojowe koncentrują się na zwiększeniu ich możliwości, w tym wyższej czułości, możliwości jednoczesnego pomiaru wielu parametrów i miniaturyzacji w celu integracji w kompaktowych urządzeniach. Ponadto podejmowane są wysiłki w celu poprawy niezawodności i trwałości tych czujników, co pozwoli im wytrzymać ekstremalne warunki i przedłużyć ich żywotność. Tym właśnie zajmuje się nasz badacz – Piotr Polak w laboratoriach Łukasiewicz – IMiF.