Instytut Łączności

Kierownik zadania:

dr hab. inż. Marcin Koba

Cel zadania:

Celem zadania było wytwarzanie, modelowanie i charakteryzacja struktur fotonicznych na potrzeby układów czujnikowych, metrologicznych i telekomunikacyjnych. 

Cele cząstkowe: 

• Modelowanie, projektowanie, wytwarzanie i charakteryzacja struktur fotonicznych na potrzeby układów czujnikowych, metrologicznych i telekomunikacyjnych.
• Rozbudowa i utrzymanie stanowisk pomiarowych i technologicznych oraz rozwój kompetencji zespołu w zakresie mikroobróbki laserowej.
• Prowadzenie interdyscyplinarnych badań pozwalających w pełni wykorzystać funkcjonalność posiadanego zaplecza technologicznego, podtrzymać i nawiązać nowe kontakty oraz wzmocnić potencjał naukowy.
• Podtrzymanie i nawiązanie nowych kontaktów. 
• Wzmocnienie potencjału naukowego.

Opis zrealizowanych prac:

W zadaniu badano zagadnienia z zakresu szeroko pojętej sensoryki fotonicznej. Realizowane zadania były kontynuacją tematyki podejmowanej w latach ubiegłych i prowadzone je we współpracy z licznymi partnerami naukowymi z kraju i zagranicy. Dysponując laboratorium do mikroobróbki laserowej realizowano różne struktury sensoryczne, głównie rezonansowe, w tym mikrownękowe, bazujące na interferometrze Macha-Zehndera (ang. micro-cavity In-line Mach-Zehnder Interferometer, μIMZI) oraz struktury dyfrakcyjne. 

Prowadzono nowatorskie badania nad układami czujnikowymi wykorzystując w nich, oprócz wspomnianych struktur mikrownękowych i dyfrakcyjnych, światłowodowe struktury wielowarstwowe oraz układy bazujące na rezonansie modu tłumionego (ang. Lossy Mode Resonance, LMR). Urządzenia te wykorzystano między innymi do monitorowania hodowli komórkowych, detekcji metali ciężkich, badania przebiegu procesów technologicznych i w pomiarach biosensorycznych. Dokonano również przeglądu prac związanych z możliwościami detekcji białek we krwi – odnosząc się do zagadnień z pogranicza inżynierii i medycyny. 

Charakter prowadzonych prac jest nowatorski, a prezentowane metody i rozwiązania nigdy wcześniej nie były publikowane w literaturze. W wyniku prowadzonych prac opublikowano siedem artykułów (składających się na 1080 punktów MNiSW oraz 32,3 punktów IF) oraz zaprezentowano siedem wystąpień konferencyjnych.

Opis najważniejszych osiągnięć:

Głównymi produktami pracy są: opracowanie zawierające przegląd zadań badawczych i ich rezultatów oraz siedem publikacji naukowych i siedem komunikatów konferencyjnych. Otrzymane wyniki, oprócz publikacji i opracowań, będą stanowiły podstawę do ubiegania się o finansowanie w ramach ogłaszanych konkursów grantowych. 

Wyniki prac badawczych w zakresie wykorzystania struktur fotonicznych zaowocowały licznymi publikacjami w renomowanych czasopismach z bazy JCR (7 artykułów składających się na 1080 punktów MNiSW oraz 32,3 punktów IF) oraz wystąpieniami konferencyjnymi (7 wystąpień).

Prowadzone są prace modernizacyjne przy stanowisku do mikroobróbki laserem femtosekundowym. Rozbudowa polega na zwiększeniu możliwości technologicznych poprzez wykorzystanie szerszego zakresu obiektywów oraz rozbudowie układu utrzymującego próbki. Zespół poszerza kompetencje w zakresie wytwarzania i charakteryzacji struktur fotonicznych

Publikacje:

[1] R. T. Osuch, L. Potkańska, A. Anuszkiewicz, M. Zdanowicz, „SCL-band optimized femtosecond high-order fibre Bragg grating for simultaneous strain and temperature measurement,” Opto-Electronics Review – w recenzji

[2] R. Soman, W. Rahman, A. Filipkowski, A. Anuszkiewicz, T. Osuch, R. Kasztelanic, R. Buczynski, K. Peters, „Investigating the coupling efficiency and attenuation of guided waves in D-shaped optical fibers” Measurement – w powtórnej recenzji po korektach. 

[3] M. Janik, T. Gabler, M. Ficek, M. Sawczak, P. Niedziałkowski, M. Koba, M. Śmietana, R. Bogdanowicz, "Enhanced Biosensing with Nanodiamond-Decorated In-Fiber Microcavity Interferometer," Journal of Lightwave Technology – Accepted for publication

[4] A. Martychowiec, N. Kwietniewski, M. Janik, S. Szostak, M. Koba, M. Smietana, "Highly sensitive bi-layer interferometer on an optical fiber tip for label-free biosensing purposes" Measurement, 258, 119391, 2026. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2025.119391 

[5] E. Pituła, K. Dujearic-Stephane, P. Sezemský, O. Kylián, R. Šimerová, K. Grochowska, K. Siuzdak, V. Straňák, M. Koba, M. Śmietana, "On-line optical monitoring of titanium dioxide nanotubes formation on ITO-coated optical fiber and its label-free sensing performance," Journal of Lightwave Technology – Accepted for publication

[6] M. Raji, B. Stonio, M. Golas, N. Kwietniewski, M. Koba, M. Śmietana, "One-dimensional photonic crystals for label-free sensing applications: Impact of nanopattern shape on the device performance," Optics and Laser Technology, 2025, vol. 192, s.1-9, Numer artykułu:114042. DOI: 10.1016/j.optlastec.2025.114042  

[7] K. Bartnik, M. Janik, M. Koba, T. Rygiel, P. Musolf, M. Śmietana, "Biosensing solutions for protein measurement in blood-derived media: a review," Measurement, 117756, 2025. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2025.117756

Materiały konferencyjne: 

[8] T. Gabler, J. Witkowska, M. Janik, M. Zdanowicz, M. Koba, A. Grabowska, D. Szukiewicz, M. Śmietana, "Microcavity Mach-Zehnder Interferometer (μIMZI) for monitoring endothelial cells in blood-brain barrier research," 35th Anniversary World Congress on Biosensors, 19-22 May 2025, Lisbon, Portugal.

[9] T. Gabler, J. Witkowska, M. Janik, M. Zdanowicz, M. Koba, A. Grabowska, D. Szukiewicz, M. Śmietana, "Cell movement monitoring using microcavity Mach-Zehnder interferometer," 29th International Conference on Optical Fiber Sensors, May 25-30, 2025, Porto, Portugal.

[10] T. Gabler, M. Koba, A. Sobiepanek, M. Zdanowicz, M. Janik, M. Śmietana, " Cell Culture Monitoring with Microcavity Optical Fiber Sensor and Microscopic Imaging," IEEE Sensors 2025, October 19-22, 2025, Vancouver, Canada.

[11] T. Gabler, M. Janik, A. Sobiepanek, M. Zdanowicz, M. Koba, M. Śmietana, " Suspension cell culture monitoring with optical fiber microcavity Mach-Zehnder interferometer," 5th European Biosensors Symposium, 26 – 29 October 2025, Tarragona, Spain

[12] M. Koba, A. Martychowiec, N. Kwietniewski, M. Janik, M. Śmietana, S. Ucci, A. Aliberti, A. Ricciardi, A. Cusano, "Double layer optical fiber sensor with microgel coating for biosensing applications," 11th Asia-Pacific Optical Sensors Conference & 7th International Workshop on Photonic Fibers and Applications, 31 Jan - 4 Feb, 2026, Sydney, Australia.

[13] M. Śmietana, M. Raji, S. Potocky, B. Stonio, A. Martychowiec, M. Koba, A. Kromka, R. Bogdanowicz, "Diamond-coated devices – new opportunities for enhanced optical label-free sensing," Photonics North 2025, May 20-22, 2025, Ottawa, Canada.

[14] M. Koba, Š. Potocký, A. Martychowiec, A. Kromka, N. Kwietniewski, M. Śmietana, "In-situ Monitoring of Diamond Film Growth with double-Layer Optical Fiber Interferometer," IEEE Sensors 2025, October 19-22, 2025, Vancouver, Canada.

Wykorzystanie uzyskanych wyników:

Zespół wykonujący zadanie osiągnął wiele interesujących, nowych i znaczących wyników, które wnoszą istotny wkład w dalszy rozwój badań nad światłowodowymi strukturami sensorycznymi opartymi na układach interferometrycznych, strukturach cienkowarstwowych oraz siatkach Bragga. Z uwagi na wieloletnie doświadczenie zespołu w zakresie wytwarzania siatek Bragga przy użyciu posiadanego w IŁ-PIB układu do mikroobróbki laserowej można oczekiwać dalszego postępu prac, a także ich przyszłych praktycznych zastosowań.