Domieszkowanie światłowodów związkami pierwiastków ziem rzadkich daje możliwość wytwarzania wielu aktywnych komponentów m.in. wzmacniaczy światłowodowych, źródeł promieniowania i laserów światłowodowych. Celem projektu jest opracowanie nowej konstrukcji światłowodów krzemionkowych z rdzeniem wielopierścieniowym (MRC, Multi Ring Core) umożliwiających uzyskanie ultraszerokopasmowej emisji w bezpiecznym dla oka zakresie spektralnym (1,7-2,5 um). Wprowadzanie jednej lub większej ilości pierwiastków ziem rzadkich (RE, Rare Earth) pozwala na kształtowanie widma luminescencji poprzez zjawiska współemisji, wymiany i konwersji energii w strukturze energetycznej lantanowców (np. transfery energii, relaksacji krzyżowej). Umożliwia to znaczne poszerzenie właściwości luminescencyjnych włókien światłowodowych w celu uzyskania emisji promieniowania w pobliżu 2 μm. Zbadana zostanie możliwość uzyskania nowych właściwości emisyjnych poprzez optymalizację konstrukcji światłowodu LMA (Large Mode Area) oraz domieszkowania lantanowcami Tm3+/Ho3+ (tj. ich profilu przestrzennego i stężenia). Przeprowadzona zostanie analiza wpływu profilu współczynnika załamania światła, profilu przestrzennego domieszkowania (przekrój poprzeczny włókna), stężenia i stosunku w celu uzyskania: wysokiej jakości wiązki optycznej na wyjściu światłowodu o szerokim polu modu (LMA, NA<0,1), spłaszczenia profilu emisji w strukturze światłowodu w wyniku superpozycji pasm emisyjnych (Tm3+/Ho3+) i układów wzbudzenia z wykorzystaniem laserów o pracy ciągłej (CW) i ultrakrótkich impulsów femtosekundowych (fs). Opracowanie nowych konstrukcji światłowodów MRC na bazie krzemionki ma na celu uzyskanie wysokiej jakości wiązki (rozkładu modów podstawowych) i szerokopasmowego widma emisyjnego. Nowe aspekty, które zostaną zbadane obejmują: projektowanie struktury włókien MRI (Multi Ring Index) do profilowania pola modów, analizę dyspersji, spłaszczenie profilu widma luminescencji w obszarze emisji 1,7-2,1 um (Tm3+/Ho3+) i jego rozszerzenie do 2,5 m ze względu na efekt poszerzenia impulsowego (fs) oczekiwany we włóknach MRC Al/Tm3+ i Al/Tm3+/Ho3+. Realizacja projektu przewiduje przeprowadzenie symulacji profilu współczynnika załamania światła i struktury światłowodu w celu uzyskania wysokiej jakości kształtu wiązki (rozkład pola modowego). Przeprowadzona zostanie optymalizacja domieszkowania pierwiastkami ziem rzadkich RE preformy pierścieniowej i światłowodu oraz opracowanie i analiza schematu pomp CW i fs w kierunku emisji szerokopasmowej w obszarze bezpiecznym dla wzroku (szczególnie powyżej 2,1 μm). Symulacje obejmą analizę pola modu i kształtowanie wartości dyspersji poprzez układ struktury wielopierścieniowej. Do wytworzenia preform światłowodów wykorzystana zostanie technologia MCVD-CDT (Modified Chemical Vapour Deposition – Chelate Doping Technique) zapewniająca możliwość kontroli struktury tego typu domieszkowanych struktur. Kluczowym etapem przy opracowywaniu konstrukcji światłowodu będzie charakteryzacja optyczna i strukturalna pozwalająca na opracowanie i optymalizację parametrów procesu osadzania (MCVD-CDT) i wytwarzania światłowodów. Opracowane zostaną parametry procesu dla uzyskania pożądanej struktury włókien. Wytworzone światłowody MRC-LMA RE domieszkowane (Al/Tm3+ i Al/Tm3+/Ho3+) zostaną scharakteryzowane pod kątem charakterystyki spektralnej i propagacji modowej. Do optymalizacji kształtu widma optycznego (poszerzenie, spłaszczenie) zostaną wykorzystane różne metody wzbudzania ciągłego i z wykorzystaniem ultrakrótkich impulsów (fs) wzbudzenia w pobliżu 1,9 µm. Uzyskane rezultaty badań właściwości strukturalnych oraz luminescencyjnych światłowodów krzemionkowych (MRC) pozwolą na konstruowanie nowych źródeł szerokopasmowej, wzmocnionej spontanicznej emisji (ASE) i laserów włóknowych pracujących w zakresie bezpiecznym dla wzroku.