Η Ευρώπη επενδύει στους οπτικούς στροβίλους: Μια νέα εποχή για τις οπτικές τεχνολογίες υψηλής ισχύος

Η ευρωπαϊκή επιστημονική κοινότητα παίρνει θέση στην πρώτη γραμμή της παγκόσμιας καινοτομίας με ένα φιλόδοξο σχέδιο που στοχεύει να αξιοποιήσει μια από τις πιο ιδιαίτερες ιδιότητες του φωτός: τους οπτικούς στροβίλους.

Πρόκειται για δέσμες φωτός που περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους και μεταφέρουν στροφορμή, μια ιδιότητα που τις καθιστά ιδανικές για εφαρμογές εξαιρετικής ακρίβειας και υψηλής ενεργειακής απόδοσης. Η Ευρώπη όχι μόνο θέλει να επεκτείνει τις τεχνολογικές δυνατότητες αυτών των δεσμών, αλλά και να διαμορφώσει μια νέα γενιά ειδικών που θα χτίσουν τις επόμενες μεγάλες εφαρμογές τους.

Η πρωτοβουλία έχει επίσημο όνομα: High-Power Optical Vortices (HiPOVor). Πρόκειται για ένα νέο Doctoral Network με επικεφαλής το Tampere University, το οποίο εξασφάλισε χρηματοδότηση 4,4 εκατομμυρίων ευρώ από το ευρωπαϊκό πρόγραμμα Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA). Κατά τη διάρκεια του έργου, 15 υποψήφιοι διδάκτορες θα εκπαιδευτούν στον σχεδιασμό, την ενίσχυση και την αξιοποίηση δεσμών οπτικών στροβίλων υψηλής ισχύος, με στόχο να καταστήσουν την τεχνολογία αυτή βασικό κομμάτι της επόμενης γενιάς συστημάτων φωτονικής.

Οι οπτικοί στρόβιλοι δεν είναι μια απλή αναβάθμιση στις ήδη υπάρχουσες δέσμες laser. Η μοναδική γεωμετρία και η τροχιακή στροφορμή τους ανοίγουν δρόμους που μέχρι τώρα θεωρούνταν τεχνικά δυσπρόσιτοι. Επιτρέπουν εξαιρετικά λεπτομερή κατεργασία υλικών σε βιομηχανικές εφαρμογές, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επιτάχυνση σωματιδίων, υπόσχονται διεύρυνση της χωρητικότητας στη μετάδοση δεδομένων και αποτελούν βασικό καταλύτη για την ανάπτυξη νέων συστημάτων φωτονικής υψηλής απόδοσης. Παρ’ όλα αυτά, η εξάπλωσή τους ήταν περιορισμένη, αφού δεν υπήρχαν αξιόπιστες μέθοδοι παραγωγής και διατήρησης της δομής τους σε υψηλές ισχύς και σε διαφορετικά υλικά.

Το HiPOVor στοχεύει να ανατρέψει ακριβώς αυτό το εμπόδιο. Το ερευνητικό πλαίσιο συνδυάζει βασική έρευνα και τεχνολογική ανάπτυξη, δημιουργώντας ένα εκπαιδευτικό περιβάλλον που καλύπτει όλα τα στάδια της παραγωγικής αλυσίδας: από τη μηχανική φωτονικών εξαρτημάτων και τη μελέτη της αλληλεπίδρασης φωτός-ύλης, μέχρι εξελιγμένες τεχνικές ενίσχυσης υψηλής ισχύος και την ενσωμάτωση των δεσμών σε εμπορικές εφαρμογές.

Η Dr. Regina Gumenyuk, Project Coordinator στο Tampere University, υπογραμμίζει ότι η καρδιά του προγράμματος δεν είναι μόνο τα επιστημονικά βήματα αλλά και η καλλιέργεια νέων επιστημόνων με υψηλή εξειδίκευση. Σύμφωνα με την ίδια, το HiPOVor αναμένεται να συμβάλει στην ανάπτυξη νέας γενιάς φωτονικών εξαρτημάτων και πιο αποδοτικών βιομηχανικών διαδικασιών, ενώ ανοίγει τον δρόμο για εφαρμογές με μειωμένο περιβαλλοντικό αποτύπωμα. Η βελτιστοποίηση των συστημάτων με βάση υπολογιστικά μοντέλα και η κυκλική οικονομία παίζουν σημαντικό ρόλο, με στόχο την ελαχιστοποίηση επικίνδυνων χημικών και τη μείωση του μεγέθους και της κατανάλωσης ενέργειας των συσκευών.

Στο ίδιο κλίμα, ο καθηγητής Goëry Genty από το Tampere University επισημαίνει ότι πέρα από τον επιστημονικό ενθουσιασμό που προκαλούν, οι οπτικοί στρόβιλοι μπορούν στην πράξη να αλλάξουν ριζικά τον τρόπο με τον οποίο κατασκευάζουμε υλικά ή αποτυπώνουμε εικόνες υψηλής ευκρίνειας. Εφαρμογές που κάποτε ζητούσαν ακριβά και ενεργοβόρα συστήματα μπορεί στο μέλλον να γίνουν πιο compact, πιο καθαρές και πιο οικονομικές.

Το HiPOVor δεν είναι ένα απομονωμένο ακαδημαϊκό πρόγραμμα. Περιλαμβάνει ένα εκτεταμένο δίκτυο συνεργασιών ανάμεσα σε πανεπιστήμια, ερευνητικά κέντρα και εταιρείες σε ολόκληρη την Ευρώπη. Οικοδομεί μια γέφυρα μεταξύ θεμελιώδους έρευνας και εμπορικής ανάπτυξης, επιτρέποντας την ανταλλαγή τεχνογνωσίας και την επιτάχυνση της καινοτομίας στη φωτονική. Το consortium περιλαμβάνει οκτώ κορυφαία ακαδημαϊκά ιδρύματα που ειδικεύονται στο structured light και στη laser τεχνολογία υψηλής ισχύος, το Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics (ELI-NP) —το ισχυρότερο laser facility στον κόσμο— και εννέα βιομηχανικούς συνεργάτες.

Το project έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει την 1η Ιανουαρίου 2026.