346754 / 2015-12-17 - Inny: Instytut badawczy / Instytut Technologii MateriaÅ‚Ã³w Elektronicznych (Warszawa)

Numer biuletynu: 1

Pozycja w biuletynie: 346754

Data publikacji: 2015-12-17

Nazwa: Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych

Ulica: ul. Wólczyńska 133

Numer domu: 133

Miejscowość: Warszawa

Kod pocztowy: 01-919

Województwo / kraj: mazowieckie

Numer telefonu: 022 8353041 w. 407

Regon: 00003902500000

Typ ogłoszenia: ZP-408

Rodzaj zamawiającego: Inny: Instytut badawczy

Inny rodzaj zamawiającego: Instytut badawczy

Nazwa nadana zamówieniu przez zamawiającego:
Dostawa specjalistycznego urządzenia do badań nad łączeniem światłowodów fotonicznych

Rodzaj zamówienia: D

Przedmiot zamówienia:
Dostawa specjalistycznego urządzenia do badań nad łączeniem światłowodów fotonicznych (3sae LDS)

szacunkowa_wart_zam: Tak

Kod trybu postepowania: WR

zamowienie_pprawna_hid: c;

zamowienie_pprawna: art. 67 ust. 1 pkt 1 lit. a

zamowienie_uzasadnienie:
Strukturyzowana optyka światłowodowa to jedna z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi badań w obszarze optoelektroniki i fotoniki. Zakład Szkieł ITME posiada wieloletnie doświadczenie w projektowaniu i wytwarzaniu światłowodów mikrostrukturalnych, w ostatnim czasie poszarzając zakres badań naukowych o światłowody nanostrukturyzowane. Zespół Zakładu Szkieł posiada własne laboratoria technologiczne umożliwiające syntezę szkieł wieloskładnikowych oraz własne laboratorium technologiczne wytwarzania światłowodów mikro- i nano-strukturalnych. Prowadzenie badań nad zaawansowanymi, całkowicie-światłowodowymi układami do nieliniowego przetwarzania częstotliwości wymaga bardzo subtelnych narzędzi do obróbki termicznej włókien szklanych o wymiarach charakterystycznych rzędu kilkudziesięciu nanometrów. Skompilowanie struktury światłowodów nie jest jedyną trudnością. Obróbka włókien ze szkieł wieloskładnikowych wymaga bardzo wysokiej precyzji kontroli temperatury procesu oraz kontroli przestrzennej oddziaływania temperatury na przetwarzane włókna światłowodowe. Istotą problemu jest konieczność jednoczesnego przetwarzania (łączenia, pocieniania) włókien światłowodowych o różnych temperaturach charakterystycznych. Problem ten eliminuje zastosowanie do światłowodów wytwarzanych w ITME większości dostępnych na rynku, standardowych spawarek światłowodowych przeznaczonych do obróbki światłowodów ze szkieł krzemionkowych. Standardowe spawarki światłowodowe nie umożliwiają bowiem doboru temperatur pracy (temperatury łuku spawającego lub innego elementu) w zakresie umożliwiającym obróbkę światłowodów ze szkieł niskotopliwych.
Urządzenie LDS produkcji firmy 3sae (USA) jest jedynym, które spełnia wymagania Zakładu Szkieł ITME, które koncentrują się na możliwości łączenia światłowodów ze szkieł wieloskładnikowych, o różnych temperaturach charakterystycznych, łączenia światłowodów ze szkieł wieloskładnikowych ze światłowodami ze szkieł krzemionkowych oraz na możliwości pocieniania światłowodów ze szkieł wieloskładnikowych. Wśród istniejących na rynku rozwiązań można wskazać niektóre urządzenia firmy Vytran (USA, obecnie część firmy Thorlabs) z serii Glass Processor, które pozwalają na obróbkę światłowodów mikrostrukturalnych, a rozwiązania techniczne tych urządzeń są zasadniczo odmienne od tych, przyjętych przez firmę 3sae w serii spawarek LDS.
Obydwa typy urządzeń umożliwiają funkcjonalności, niedostępne w urządzeniach innych producentów, a które są niezbędne do badań nad całkowicie światłowodowymi układami do nieliniowej konwersji częstotliwości, które są prowadzone w Zakładzie Szkieł ITME. Są to zatem:
- możliwość spawania włókien które bardzo różnią się średnicą zewnętrzną między sobą - np 125um z 1mm, a także włókien do soczewek
- możliwość zabezpieczania zakończeń typu End Cup do szklano-powietrznych światłowodów mikrostrukturalnych ze szkieł miękkich,
- wykonywanie bardzo długich i gładkich przewężeń światłowodowych (długość do 15-18cm)
- możliwość zapisu siatek długookresowych
- precyzyjny pomiar średnic włókien i profili przewężeń, oraz wbudowana przycinarka umożliwiająca przycięcie elementu w zadanym miejscu (np w punkcie o zadanej średnicy), bez konieczności delikatnych włókien podczas obróbki na zewnętrzne stanowisko z mikroskopem,
- możliwość wytwarzania sprzęgaczy światłowodowych oraz wiązek światłowodów przy użyciu niestandardowych włókien światłowodowych (z innych szkieł niż szkła krzemionkowe)
- rozbudowane możliwości tworzenia własnego oprogramowania sterującego z wykorzystaniem pakietów takich jak LabView i możliwość pisania własnych procedur wykonywania połączeń światłowodów
- centrowanie w wielu płaszczyznach, w tym także odchylenia pitch & yaw (odchylenie na boki i pochylenie/uniesienie) włókna.
- szeroki zakres ruchu uchwytów i bardzo duża rozdzielczość umożliwiająca precyzyjną obróbkę włókien nanostrukturyzowanych.
Ze względu na zastosowany element termiczny do obróbki włókna światłowodowego, spawarki do przetwarzania światłowodów mikrostrukturalnych można podzielić na dwie kategorie:
- spawarki wyposażone w dwie lub trzy elektrody, pomiędzy którymi dochodzi od wyładowania łukowego a umieszczony pomiędzy elektrodami światłowód lub końce dwóch łączonych światłowodów mogą być przetwarzane termicznie, w celu wykonania precyzyjnego pocienienia lub spawu - jest to rozwiązanie opatentowane przez firmę 3sae i dostępne w spawarce LDS - nazwa handlowa Ring of fire,
- spawarki wyposażone w filament (żarnik) w obrębie którego tworzona jest strefa wysokiej temperatury, w której może być przetwarzany element światłowodowy - jest to rozwiązanie stosowane w spawarkach Vytran.
Obróbka światłowodów ze szkieł wieloskładnikowych przy pomocy układu z żarnikiem (rozwiązanie Vytran) wiąże się z kilkoma ograniczeniami. W trakcie grzania żarnika dochodzi do uwalniania oparów zawierających związki chemiczne tego elementu, które w temperaturze umożliwiającej przetwarzanie termiczne włókna światłowodowego, będą dyfundować do wnętrza światłowodu. Dla światłowodów do zastosowań w optyce nieliniowej (główny nurt badań w optyce światłowodowej w Zakładzie Szkieł ITME) oznacza to zmianę dyspersji chromatycznej przetwarzanego elementu, poprzez zmianę jego dyspersji materiałowej, związanej ze składem chemicznym szkła. Z punktu widzenia optyki nieliniowej, taki element przestaje mieć jakiekolwiek zastosowanie, nawet jeśli wykonane połącznie spawane lub przewężenie nie wnosi istotnych strat wtrąceniowych dla mocy optycznej. Co więcej, szkła wieloskładnikowe są niezmiernie wrażliwe nawet na subtelne zaburzenia składu chemicznego. Mogą one bowiem prowadzić do rekrystalizacji szkła w obrębie połączenia spawanego lub przewężenia, co wnosi straty oraz dramatycznie redukuje stabilność mechaniczną (trwałość) wykonanego elementu. Opcjonalne zastosowanie w spawarkach Vytran żarnika grafitowego ogranicza problem dyfuzji. Niemniej jednak zakres temperatury pracy tego elementu uniemożliwia obróbkę włókien z niektórych szkieł miękkich, wytwarzanych w ITME. Ponadto trwałość żarnika grafitowego jest znacznie mniejsza niż żarników z innych materiałów, co uniemożliwiałoby prowadzenie badań w Zakładzie Szkieł ITME z wykorzystaniem tych elementów z powodów ekonomicznych. Należy zaznaczyć, że żarniki podczas rozgrzewania w powietrzu uległyby natychmiastowemu tlenieniu (zniszczeniu), dlatego do pracy, spawarki żarnikowe Vytran wymagają podłączenia do instalacji z argonem o czystości lepszej niż 99.999%, którą musi zapewnić użytkownik. Jest to bardzo istotne zwiększenie kosztu eksploatacji z porównaniu do urządzenia 3sae LDS, które może pracować w zwykłym powietrzu. Ponadto, Zakład Szkieł ITME nie przewiduje instalacji z argonem o takiej czystości w laboratorium optycznym, do którego trafić ma urządzenie.
Technologia Ring of Fire, dostępna w trój-elektrodowym elemencie grzewczym spawarki 3sae LDS wykorzystuje efekt wyładowania łukowego do podgrzania przetwarzanego włókna szklanego. Pozwala to na eliminację zjawiska dyfuzji obcych pierwiastków do składu szkła. Wyładowanie w systemie Ring of Fire umożliwia większą kontrolę przestrzenną oraz termiczną oddziaływania na przetwarzane elementy szklane. Pozwala to na obróbkę światłowodów z subtelną mikro- i nano-strukturą wewnętrzną, oraz światłowodów wykonanych z różnych typów szkieł - np. spawanie światłowodów ze szkieł miękkich oraz kwarcowych.
Obróbka wrażliwych termicznie oraz wrażliwych na zanieczyszczenia struktur światłowodowych ze szkieł wieloskładnikowych (szkieł miękkich) wpisuje się w bieżący trend badań naukowych w optyce włóknistej. Poszukuje się tu w szczególności światłowodów oraz układów całkowicie światłowodowych o predeterminowanych właściwościach chromatycznych i nieliniowych, które będą mogły być wykorzystane w zakresie długości fali niedostępnym dla szkieł krzemionkowych (kwarcowych). Jest to zwłaszcza zakres długości fali w średniej podczerwieni, powyżej 3 µm, w który odpowiada częstościom przejść wibracyjnych wielu molekuł i związków chemicznych, ważnych dla nauk o życiu i biotechnologii. Udział grupy badawczej Zamawiającego w tym trendzie badawczym jest w pełni uzasadniony. Obróbka termiczna, w tym łączenie (spawanie) i pocienianie światłowodów z wieloskładnikowych szkieł miękkich, które są wpisane w ten trend badań, wymaga urządzenia o ultra-precyzyjnej kontroli temperatury. Urządzenie to powinno zapewniać niezawodne działanie bez dodatkowych wymagań odnośnie zewnętrznych mediów specjalistycznych, tj. doprowadzenie gazu o bardzo wysokiej czystości.
Wymagania te spełnia jedynie urządzenie 3sae LDS.
Rozmiar fizyczny żarników spawarek Vytran ogranicza średnicę zewnętrzną przetwarzanych włókien do 1800 µm, podczas gdy w spawarce 3sae LDS ograniczenie górne średnicy przetwarzanego elementu wynosi 2500 µm. Urządzenie 3sae umożliwia zatem prowadzenie badań elementów optyki światłowodowej o znacznie bardziej skomplikowanej strukturze wewnętrznej (powierzchnia struktury skaluje się z kwadratem średnicy). Wymaganie odnośnie zwiększenia średnicy oraz komplikacji topologii struktury światłowodu jest zgodne z obecnym trendem badań naukowych w dziedzinie optyki światłowodowej na świecie, w kontekście systemów telekomunikacji nowej generacji, która będzie wykorzystywać wielomodową lub wielordzeniową optykę światłowodową. Uczestnictwo grupy badawczej Zamawiającego w tym trendzie jest w pełni uzasadnione.
Firma 3sae, jako jedyna na świecie, oferuje urządzenie niezbędne do realizacji celów naukowo-badawczych grupy Zakładu Szkieł ITME, a w związku z powyższym jedynym z przyczyn technicznych o obiektywnym charakterze dostawcą zdolnym do zrealizowania zamówienia potrzebnego urządzenia jest firma INTERLAB Sp. z o.o. (jedyny i wyłączny przedstawiciel firmy 3sae na Polskę zapewniający realizację zamówienia).