Instytut Łączności

Kierownik zadania:

prof. dr hab. Zbigniew Jaroszewicz

Cel zadania:

Celem zadania była kontynuacja wcześniejszych prac w zakresie modelowania, projektowania, metrologii i badań o charakterze aplikacyjnym pasywnych i aktywnych struktur fotonicznych oraz światłowodów, a także dalsze rozwijanie kompetencji naukowych zespołu. 
 
Cele cząstkowe zadania:

• Kontynuacja badań nad czujnikami opartymi na wykorzystaniu powierzchniowego rezonansu plazmonowego (SPR) zgodnych z konfiguracją Kretschmanna i przeznaczonymi do detekcji i monitoringu substancji biologicznych i chemicznych poprzez powodowane ich obecnością nieznaczne zmiany współczynnika załamania. 
• Kontynuacja badań nad dyfrakcyjnymi elementami optycznymi pozwalającymi na modyfikację ich odpowiedzi impulsowej przez zastosowanie osiowo-symetrycznej wiązki światła o lokalnie zmiennej polaryzacji i modelu propagacji światła opartego na wektorowej teorii dyfrakcji Richardsa-Wolfa.
• Wykazanie możliwości ultraczułej detekcji gazu dzięki zmianie odpowiedzi elektromagnetycznej określonej przez topologiczny stan krawędziowy występujący na styku hiperkryształu fotonicznego i monowarstwy grafenu. 
• Kontynuacja badań nad strukturami o symetrii P-T, w tym zbadanie wpływu efektu Kerra na własności nieliniowych struktur o symetrii P-T oraz określenie nieliniowej odpowiedzi struktur wykazujących symetrię anty-P-T. 
• Określenie zakłóceń spowodowanych promieniowaniem cieplnym w pomiarach strat podczas testów ogniowych kabli światłowodowych. 
• Przegląd najnowszych postępów w rozwoju włókien z pustym rdzeniem do zastosowań w telekomunikacji i transmisji danych. 

Opis zrealizowanych prac:

Zadanie obejmowało takie zagadnienia jak:

• zastosowanie teorii macierzy przenoszenia do zaprojektowania nowych struktur czujników wykorzystujących powierzchniowy rezonans plazmonowy (SPR) zgodnych z konfiguracją Kretschmanna do zastosowań takich jak wykrywanie nowotworów krwi lub pomiar stężenia glukozy w moczu;
• modelowanie propagacji światła oparte na wektorowej teorii dyfrakcji według modelu Richardsa-Wolfa i wykorzystanie do symulacji wpływu aberracji sferycznej na wiązki spolaryzowane spiralnie oraz do symulacji ogniskowania wiązki z polaryzacją azymutalną i spiralnym poosiowym wirem optycznym przez warstwę dielektryka; 
• zaproponowanie możliwości ultraczułej detekcji gazu dzięki zmianie odpowiedzi elektromagnetycznej, tj. odbicia i/lub absorpcji, określonej przez topologiczny stan krawędziowy występujący na styku jednowymiarowego kryształu fotonicznego i monowarstwy grafenu, co było możliwe dzięki odwzorowaniu stanów Fermiego istniejących w syntetycznej przestrzeni geometrycznej na stany TPP na styku przestrzeni rzeczywistej;
• zbadanie wpływu efektu Kerra na własności nieliniowych struktur o symetrii P-T oraz zbadanie nieliniowej odpowiedzi struktur wykazujących symetrię anty-P-T; 
• określenie zakłóceń spowodowanych promieniowaniem cieplnym w pomiarach strat podczas wysokotemperaturowych testów kabli światłowodowych.

Opis najważniejszych osiągnięć:

Głównymi produktami pracy są: 

• opracowanie zawierające przegląd zadań badawczych i rezultatów ich realizacji szczegółowo ujętych w publikacjach naukowych;
• publikacje naukowe przedstawiające wyniki naukowe z przeprowadzonych badań. 

Publikacje:
[1] R. Nikhita, S. M. Habibur Rahman, N. Priyadharsini, Z. Jaroszewicz, and K.B. Rajesh, "High‑Performance Copper‑Based Surface Plasmon Resonance Sensor for the Detection of Blood Cancer Using Perovskite Cesium Lead Iodide and Black Phosphorus," Plasmonics 20, No.11, (2025), 10513-10525.

[2] G. Alagu Vibisha, V. Senthilkumar, N. Priyadharsini, S.M. Habibur Rahman, Z. Jaroszewicz, and K.B. Rajesh, "Enhanced performance of SPR sensor using PbTiO3 and BlueP/WS2 on Al-Co bimetal for urine glucose sensing application," Results Opt. 21, (2025), article 100873.

[3] M. Udhayakumar, D. Thiruarul, K.B. Rajesh, and Z. Jaroszewicz, "Investigation of the Focusing Characteristics of HGBs with Azimuthal Polarization and an on-axis Spiral Optical Vortex across a Dielectric Interface," J. Opt. Photonics Technol. 1, No. 1, (2025), 1-4. 

[4] M. Senthilkumar, M. Udhayakumar, K.B. Rajesh, and Z. Jaroszewicz, "Primary Spherical Aberration’s Impact On Spirally Polarized Beams," J. Opt. Photonics Technol. 1, No. 2 (2025), 8-17. 

[5] M. Muthumanicam, M. Lordwin Prabhakar, G. Alagu Vibisha, P. Suresh, K.B. Rajesh, and Z. Jaroszewicz, "High Performance Surface Plasmon Resonance Biosensor Using Strontium titanate and Black phosphorus," J. Opt. Photonics Technol. 1, No. 2 (2025) 18-30. 

[6] K.B. Rajesh, M. Muthumanicam, M. Lordwin Prabhakar, G. Alagu Vibisha, P. Suresh, S.M. Habibur Rahman, N. Priyadharsini, and Z. Jaroszewicz, "Enhancement sensing performance of a surface plasmon resonance based urine glucose monitoring sensor using potassium niobate," Discov. Electr., zaakceptowane do publikacji. 

[7]  J. Bolek, K. Kakarenko, K. Petelczyc, A. Kołodziejczyk, J. Starobrat, Z. Jaroszewicz, "Analiza działania soczewek refrakcyjnych Light Sword Lens® w widzeniu peryferyjnym," (VIII Polska Konferencja Optyczna, Rzeszów, 30 czerwca - 3 lipca 2025).

[8] B. Janaszek, A. Tyszka-Zawadzka, and P. Szczepański, "Utilizing Fermi arc states in photonic crystals for ultrasensitive gas detection," Opt. Express 33, 51319-51334 (2025). 

[9] A. Mossakowska-Wyszyńska, P. Witoński, and P. Szczepański, "Analysis of nonlinear response of anti-parity-time symmetric structure," Opto-Electron. Rev. 33, e154198, (2025). 

[10] P. Witonski, A. Mossakowska-Wyszynska, and P. Szczepanski, "Influence of the Kerr Effect on the Properties of Nonlinear PTSymmetric Structures," Opt. Express, zaakceptowane do publikacji. 

[11] K. Borzycki, "Interference due to thermal radiation in loss measurements during fire tests of optical fiber cables," PAN Metrology and Measurement Systems, w recenzji. 

[12] K. Borzycki, "Recent progress in development of Hollow-Core Fibers for telecommunications and data transmission," MDPI Photonics - Special Issue "Advances in Hollow-Core Optical Fibers: From Fundamentals to Applications", w trakcie pisania, uzgodniony termin złożenia w redakcji: II połowa stycznia 2026.

Wykorzystanie uzyskanych wyników:

Uzyskane wyniki poza wysoką wartość naukową mają również istotny potencjał wdrożeniowy w telekomunikacji optycznej oraz metrologii w zakresie czujników substancji biologicznych i chemicznych, zastosowań światłowodów pusto-rdzeniowych oraz zastosowań elementów dyfrakcyjnych.