fra venstre Thomas Tanggaard Alkeskjold, Anders Bjarklev og Lara Scolari

Transkript

1 fra venstre Thomas Tanggaard Alkeskjold, Anders Bjarklev og Lara Scolari Artiklens forfatter på arbejde

2 Kapitel 8 Krystaller i dobbelt forstand Fusion af fladskærm og lysleder af Anders Bjarklev, Thomas Tanggaard Alkeskjold og Lara Scolari I vores moderne samfund er innovation et af de oftest anvendte og mest populære begreber, og mange mener, at netop innovationen er vejen til fortsat velstand her i landet såvel som i hele Europa. Der iværksættes nye politiske initiativer for at fremme innovationen, og der optræder talrige eksperter i den offentlige debat, i virksomheder, og i alle samfundets institutioner med løsningsforslag til at fremme innovationen. En af de vanskeligheder, som vi imidlertid alle står overfor i forhold til innovationens udfordring, er den, at vejen fra idé til nyt konkret fremskridt ofte er lang og knudret. Vi kender nok også alle til, at der kræves mange forsøg før man faktisk står med noget der virker, og det gælder alt lige fra udviklingen af en ny middagsret, et nyt stykke musik, en stor skriftlig opgave, eller ikke mindst en ny teknisk-videnskabelig idé. Det faktum, at der oftest kræves mange (og deriblandt også mislykkede) forsøg kan man også udtrykkes ved, at skabelse af nye ting som hovedregel sker gennem en ihærdig indsats. Vi ved dog også alle, at det ikke alene er gjort hermed, idet ethvert fagområde kræver viden, som kan udnyttes til at sortere i og fravælge mindre succesfulde resultater og dermed lede os frem til egentlige fremskridt. Tilegnelsen af denne viden kræver også hårdt arbejde, og det bliver således afgørende, at noget kan være med til at drive og motivere både indsats og søgen. Indenfor det videnskabelige område (såvel som indenfor andre felter) er det typisk fascinationen overfor kendsgerninger, fænomener, eller personer, der er det der muliggør, at mennesker forfølger idéer med den allerstørste flid og ihærdighed.

3 kapitel 8 Krystaller i dobbelt forstand Optisk kommunikation udover alle regnbuens farver Vi er som mennesker udstyret med nogle fantastisk gode sanser, og en af de væsentligste er afgjort synssansen, der gennem vores øjne giver os adgang til utallige informationer og oplevelser. Vi er imidlertid ikke ene om at kunne se og dermed benytte os af lys og farver. Også dyreverdenen viser os talrige eksempler på fantastisk smukke, overraskende og umådeligt effektive udnyttelser af disse muligheder. Når vi arbejder med at transmittere meget store signalmængder ved hjælp af optiske signaler, så bliver det et naturligt ønske dels at kunne udnytte lysets mange farver og dels at kunne styre disse farver individuelt. Netop farvekontrol er faktisk noget både vi mennesker såvel som visse dyrearter udnytter, og et af de simpleste eksempler er nok lyssignaler i trafikken. Noget ganske tilsvarende udnyttes af visse tropiske fisk, såsom den australske paradis piskehale (Pentapodus paradiseus), der har meget karakteristiske reflekterende striber på hoved og krop. Det der gør disse fisk specielle, er deres evne til, på mindre end et sekund, at skifte farverne på striberne fra blå til rød Denne hurtige farvekontrol var noget af det, vi som forskere kunne ønske at efterligne teknologisk. Når man kigger nærmere på netop den omtalte fisk (som er af-bildet på Figur 8-1), så finder man ud af, at de karakteristiske og styrbare farvetegninger er opbygget som multilags reflektorer (dvs. spejle i mange lag). Disse reflektorer er dannet som en sandwich struktur bestående af tynde plader af materiale med højt brydningsindeks (i det konkrete tilfælde har pladerne, der er af stoffet guanin, et brydningsindeks på 1,83) adskilt af materiale med et lavere brydningsindeks (cyto- Figur 8-1. Meget hurtigt farveskift hos paradis piskehalen, der kan findes i Queensland, Australien. Der er tale om en imponerende udnyttelse af såkaldte strukturfarver. Reproduceret med tilladelse fra The Company of Biologists 142

4 Krystaller i dobbelt forstand kapitel 8 plasma med et brydningsindeks på 1,33). I en ideel multilags reflektor, skal såvel plader som adskillelsen imellem disse have en optisk tykkelse (dvs. den aktuelle tykkelse multipliceret med materialets brydningsindeks) på en kvart bølgelængde ved vinkelret indfaldende lys. Når vi omtaler reflektoren som værende ideel, så menes der den struktur, der har den højeste reflektivitet sammenlignet med andre reflektorer, hvis plader og afstande afviger i optisk tykkelse. Dette indikerer også for os, at ved at ændre tykkelsen af pladerne og/eller afstandene mellem disse, så vil man ændre eller skifte bølgelængderne af det lys, der reflekteres fra multilags reflektoren. Fiskene opnår det ønskede farveskift ved at ændre afstandene mellem plader placeret i reflektive hudceller, og hurtigheden i processen fremkommer gennem en kombination af mikroturbulære strukturer, der sammenkæder naboplader, og en nervestyret kontrol af kemiske stoffer. Dette eksempel kan give os nogle ideer til, hvorledes vi kan styre lys ved hjælp af ændringer i molekylestrukturer. Desuden peger det på den bemærkelsesværdige egenskab, at man faktisk kan opnå farvning af emner uden brug af pigmentering eller farvestoffer, som er det mest normale i vores omgivelser Vi kender alle farvning af alt fra tøj, møbler, vægge og sågar fødevarer gennem pigmenter. Alternativet, som fiskene benyttede, er strukturfarvning, altså det af man gennem etablering af en multilagsstruktur faktisk kan opnå refleksion af en helt bestemt farvekombination (Figur 8-1). Det er lige præcis sådanne strukturer, vi vil benytte ad teknologisk vej, men før vi kigger nærmere på disse muligheder, er det relevant at nævne, at vi faktisk ikke behøver at rejse helt til Australien for at opleve fantastiske strukturfarver. Vi behøver faktisk ikke at gå længere end til en tur i haven eller parken en sommerdag i Danmark før at muligheden for at iagttage strukturfarver åbner sig, nemlig hos visse af vores sommerfugle. De fleste mennesker har sikkert bemærket, at visse sommerfugle på deres vinger har flotte metalskinnende aftegninger, og hvis man kigger nærmere på disse farver, så viser det sig faktisk, at de skyldes særdeles komplicerede strukturer men ikke pigmentering. Man kan få en idé om naturen af disse strukturer ved at kigge nærmere på Figur 8-2, der viser en periodisk struktur (altså mange reflekterende overflader placeret i et systematisk mønster) med en periode i størrelsesordenen af lysets bølgelængde. Kigger man endnu nærmere på skællene på sommerfuglenes vinger, finder man, at de bedste eksempler på strukturfarver skyldes et meget fint mønster af substrukturer - således forstået at hvert skel (der er en lille reflektor) har et tværsnit, der minder om et mikroskopisk juletræ. Sådanne mikro- og (næsten) nano-strukturelle former muliggør en helt unik farverefleksion både hvad angår styrke og retning, og som har paralleller til de førnævnte fisk, derved at der er tale om multilags reflektorer (Figur 8-2). Vi kan således blive inspireret af naturen og vi kan lære, at meget fin farveselektivitet (evenen til at skelne farver) og kontrol faktisk kan opnås gennem opbygning af periodisk gentagne mønstre, med en periodicitet, der svarer til lysets bølgelængde. Den fysiske effekt, der udnyttes, er det vi kender som konstruktiv og destruktiv interferens mellem bølger, der hver især reflekteres af de periodisk placerede strukturer. Det er netop denne høje grad af regularitet i strukturerne, der muliggør at lyset reflekteres som udvalgte farver i bestemte retninger. Man skal således også være opmærksom på, at det lys der reflekteres fra de føromtalte multilags reflektorer skifter bølgelængde (mod kortere værdier) efterhånden som indfaldsvinklen afviger fra det vinkelrette indfald. 143

5 kapitel 8 Krystaller i dobbelt forstand Figur 8-2. Et godt eksempel på strukturfarver er de metallisk skinnende områder, som man finder hos visse sommerfugle. Til højre ses den periodiske struktur, som findes i skællene på sommerfuglens vinger. Dansk forskning spillede en central rolle i krystalfiberens fødsel En af de spændende muligheder, som den teknologiske udvikling har muliggjort indenfor de seneste ti år, er fremstillingen af de såkaldte mikrostrukturerede optiske fibre. Et eksempel på en sådan lysleder er vist på Figur 8-3a, der viser tværsnittet af en hårtynd glastråd, indeni hvilken talrige periodisk placerede mikroskopiske huller er placeret. Hvis vi et øjeblik tænker lidt over dimensionerne, så er en typisk tykkelse af et menneskeligt hovedhår (eller en lysleder) på cirka 100 mikrometer (en tiendedel millimeter). Hvert af de langsløbende huller har en diameter i størrelsesordenen 3 mikrometer, og de kan være kilometer lange. Den relative dybde af disse huller svarer faktisk til, at man kunne bore et hul med få centimeters diameter tværs gennem jordkloden. Denne form for fibre virker i deres grundidé på sammen måde som sommerfuglevingerne, derved at de mange deloverflader mellem luft og glas giver talrige refleksioner, og de reflekterede bølger adderes sammen ved konstruktiv interferens til en specifik fordeling af det optiske felt. Denne fordeling bliver netop den tilstand, der kan udbrede sig gennem fiberen i dens fulde længde med meget små tab. Lysledere fremstilles af glas med en sådan renhed, at lys kun dæmpes til den halve effekt efter 15 kilometers transmission. Figur 8-3b viser en typisk fordeling af lyset i en mikrostruktureret optisk fiber. Denne relativt nye type af lysledere omtales ofte under betegnelsen krystalfibre, hvilket skyldes de faglige traditioner blandt de forskere, der først udviklede fibrene. Disse forskere var enten fysikere eller ingeniører med baggrund indenfor halvlederteknologien, og de var således vandt til at arbejde med elektroner og deres egenskaber, når de bevæger sig igennem de krystalstrukturer, som halvlederen udgør for dem. Elektronerne ser, med andre ord, et periodisk felt. Lyset kan som bekendt også beskrives ved elementarpartikler, også kaldet fotoner, og hvis man benytter denne beskrivelse, kommer de periodiske lysledere, som vi netop har diskuteret, til at virke som det optiske ækvivalent til halvledernes krystalstruktur. Man døbte derfor fibrene med navnet krystalfibre, og det blev ligeledes det navn der afspejles i den danske virksomhed Crystal Fibre A/S, der blev startet omkring årtusindskiftet som et samarbejde mellem Danmarks Tekniske Universitet (DTU) og virksomheden NKT. Ideen med dette samarbejde var at bringe den forskning, man havde gennem- 144

6 Krystaller i dobbelt forstand kapitel 8 ført på DTU, og de deraf resulterende patentansøgninger sammen med NKTs store erfaring i opbygning og drift af højteknologiske virksomheder. Dette samarbejde har siden virksomhedens start resulteret i talrige videnskabelige og industrielle resultater på verdensplan samt uddannelse af en lang række civilingeniører med speciale indenfor optik og lysledere. Crystal Fibre A/S er i dag verdens førende producent af mikrostrukturerede optiske fibre. En forløber for den ultimative kontrol over lys Lyshåndtering på molekyleniveau Vi er nu nået et pænt stykke af vejen i vores søgen efter en ny, kompakt og effektiv optisk kontakt, idet vi har fået etableret en mikrostruktur af glas, der potentielt kan udvælge/dæmpe lys med forskellige farver. Vi har ligeledes indset, at hvis vi blot kunne justere afstandene mellem overfladerne, så havde vi i grunden den funktionalitet, som vi søger efter. Imidlertid er det også klart, at det næppe er særligt nemt at ændre på Figur 8-3a. Krystalfiberen. Fiberen har en ydre diameter på 125 m, hullerne er 3 m i diameter og afstanden mellem hullerne er 7 m. For at illustrere størrelsen af fiberens struktur er der i nedre venstre hjørne indsat et billede af menneskelige røde blodceller. Det ses at én blodcelle har ca. samme størrelse som fiberen kerne. Figur 8-3b. Krystalfiberen. Figuren viser intensitets fordelingen af det lys som udbreder sig i krystalfiberens kerne (fiberens centrum). Figur 8-3c. Krystalfiberen. 40 meter krystalfiber viklet på en typisk fiber spole. Der er koblet grønt lys fra en meget kraftig laser ind i fiberens ene ende. Den smule lys, der lækker ud af fiberen, gør, at fiberen lyser grønt. 145

7 kapitel 8 Krystaller i dobbelt forstand FAKTABOKS Flydende Kystaller Flydende krystaller er organiske materialer med egenskaber, der ligger mellem væsker og krystaller. I en væske ligger molekylerne ikke ordnet i forhold til hinanden, eller sagt på en anden måde, så har de hverken faste placeringer, retninger eller orientering. I flydende krystaller har molekylerne stadigvæk ikke faste positioner, men deres orientering er velbestemt, således at de lokalt alle peger i den samme retning. Hvis man tilslutter et elektrisk felt til den flydende krystal kan molekylernes retning ændres. Dette er princippet bag LCD er (Liquid Crystal Displays). LCD er produceres ved hjælp af mange celler, som indeholder flydende krystaller. Hver celle kontrolleres af et elektriske felt. Ændringerne i molekylernes retning i den flydende krystal forårsager, at det lys, der kommer fra et sted bag i skærmen, enten kan skinne igennem, eller ikke kan, eller at kun visse bølgelængder (farver) kan skinne igennem. Hvis du forestiller dig, at der er tusinder eller millioner af celler på sådan en skærm, så kan du producere et billede på skærmen ved at kontrollere hver enkelt celle uafhængigt af de andre. LYS LYS ON OFF MØRK LYS 146

8 Krystaller i dobbelt forstand kapitel 8 de fysis-ke afstande mellem mikroskopiske huller i en fiber af glas. Der skal således noget mere til, og her kommer fisken fra Australien atter ind i tankerne. Den opnår nemlig lyskontrollen gennem justering af molekyler vha. nerveimpulser. Hvis man leder efter et teknologisk ækvivalent til dette kan man komme til at tænke på de meget udbredte flydende krystal skærme, som bruges i millioner af computere, fladskærms fjernsyn, mobiltelefoner, PDA ere etc. Disse skærme virker netop gennem en elektrisk kontrol af lange molekylers retning, hvorved væskens (det flydende krystal) optiske egenskaber påvirkes. Vi bemærker i denne sammenhæng, at vi faktisk havde fået en ny fordel i forhold til tidligere typer af lysledere, der alle er solide, nemlig den at vi gennem de talrige huller faktisk kunne komme til at placere nye materialer helt tæt på det sted i lyslederen, hvor lyset udbreder sig. Den teknologiske nyskabelse skete netop derved, at vi kombinerede den nye type af lysledere, som krystalfiberen var, og de flydende krystaller, som var veludviklede teknologisk gennem mange års udvikling af computerskærme mv. Figur 8-4 (på næste side) viser en skitse af en krystalfiber fyldt med flydende krystaller, hvor den ønskede funktionalitet opnås gennem drejning af molekylerne i de flydende krystaller. Denne drejning kan ikke som hos paradis piskehalen opnås gennem nerveceller, men vores forskning har demonstreret, at det kan gøres gennem kontrol af komponentens temperatur, at belyse komponenten med intense lys pulser fra en laser eller ved at påtrykke en elektrisk spænding over den hårtynde fiber. (Figur 8-4 på næste side). Nye komponenter Nye muligheder Som det fremgår af fotoet på Figur 8-5, så er den resulterende prototype af den optiske kontakt meget lille, og den kan derfor med stor lethed integreres i optiske systemer hvad enten det drejer sig om kommunikationsudstyr eller optiske måleinstrumenter. For nu at demonstrere at denne fusion af krystaller i dobbelt forstand faktisk virker som forventet og ønsket, kan vi betragte de fotos af fiberender, der er vist på Figur 8-6. Vi ser her mikroskopbilleder af en krystalfiber endeflade i 4 forskellige situationer, der kun adskiller sig ved, at temperaturen rundt om det cirka 2 centimeter lange flydende krystal fyldte fiberstykke er ændret. På fiberens indgangsende belyses med hvidt lys af konstant intensitet. Hvis vi starter i øverste venstre hjørne og bevæger os rundt med uret, så ser vi, at ved en temperatur på 77 o C transmitteres kun den grønne farve igennem komponenten. Ved en forøgelse af temperaturen til 89 o C skifter farven til gul, og blot 2 graders yderligere temperaturforøgelse bevirker en komplet udslukning (vi har altså en særdeles fin temperaturstyret kontakt). Endelig leder en forøgelse af temperaturen til 94 o C til en klar transmission af blåt lys. Det skal naturligvis bemærkes, at både fiberstruktur Figur 8-5. Optisk filter komponent baseret på krystalfibre. Komponenten er både kompakt og meget robust, idet de flydende krystaller ligger fast i de mikroskopiske kanaler som sprit i et termometer. Figuren viser ligeledes skematisk, hvorledes en kort længde (omkring 1 centimeter) af den mikrostrukturerede fiber er fyldt med flydende krystaller. Endelig vises hvorledes, vi i fremtiden forestiller sig komponenten pakket som en computerchip, der gennem kontrol af elektriske signaler kan styres med stor nøjagtighed. 147

9 kapitel 8 Krystaller i dobbelt forstand Figur 8-6. Fotos af farveskift ved fiberens udgang. De viste billeder er taget af fiberenden under et almindeligt optisk mikroskop. Fiberkomponenten er på indgangsenden for det optiske signal belyst med en hvidlyskilde, og de viste farver på udgangen er resultatet af den optiske filtrering der er sket gennem lysets udbredelse igennem fiberen. Komponentens temperatur vises i billedernes øverste venstre hjørne, og det bemærkes, at ved en temperatur på 91 C trænger der ikke noget lys igennem fiberen. samt valg af flydende krystal sammensætning muliggør nøje design af denne komponenttype, og senere versioner, hvor operationstemperaturen ligger lavere har været fremstillet. Der er naturligvis stadigvæk mange yderligere spørgsmål at besvare omkring udvikling-en af de beskrevne komponenter, og nogle af dem, der arbejdes med i dag, er hastigheden hvormed man kan tænde og slukke for lyset (et typisk skift mellem farver ligger i dag på omkring 10 millisekunder (0.01sekund)), komponenternes langtidsholdbarhed, energieffektiv operation af komponenterne, optimalt design samt mange andre udfordringer. Når man, sådan som det her er tilfældet, kigger tilbage på de seneste års forskning indenfor dette specifikke område, så kan man godt komme til at tænke over, hvorfor det faktisk tog al den tid, som det faktisk har taget for vi taler om adskillige års forskning. Det er imidlertid vores erfaring, at de rigtigt gode idéer dvs. de idéer, der faktisk kan udvikles til komponenter, som mange mennesker er interesserede i at benytte netop udmærker sig derved, at de virker enkle og ikke særligt fremmedartede, når man til sidst står med dem foran sig. Det man imidlertid må huske i denne sammenhæng er, at vi som forskere ikke på forhånd ved hvor løsningerne ligger, så der skal udføres næsten talløse forsøg, beregninger, overvejelser og diskussioner, før vi når frem til det der virker, og hovedparten af eksperimenterne giver os udelukkende information om, hvad 148

10 Krystaller i dobbelt forstand kapitel 8 der ikke virkede i stedet for det modsatte. Et internationalt forskningsprojekt skabes Processen indebærer imidlertid også mange andre aspekter, som vi ikke har haft mulighed for at komme ind på i det ovenstående, og nogle af de væsentlige elementer er bestemt det internationale samarbejde, som muliggøres, når man arbejder på den internationale forkant indenfor sit felt. I denne sammenhæng er det naturligvis af stor betydning, at de opnåede forskningsresultater publiceres i internationalt anerkendte tidsskrifter og præsenteres på internationale konferencer. Det er således en integreret del af den moderne forskers arbejde at formidle sine resultater gennem disse medier, og målet hermed er netop skabelse af nye faglige relationer, der kan give inspiration til yderligere resultater. Det her beskrevne projekt har således konkret resulteret i et samarbejde med Norges Teknisk-Naturvidenskabelige Universitet (NTNU) i Trondheim, der gennem flere måneder i løbet af 2004 sendte en ung gæsteforsker til DTU for at arbejde sammen med os om metoder til kontrol af de flydende krystaller. Ligeledes er der etableret et meget frugtbart samarbejde med Universitetet i Bologna, Italien (hvorfra en af denne artikels forfattere har sin kandidatgrad), der især sigter på gensidig evaluering af eksperimenter og avancerede numeriske modeller med udgangspunkt i de her beskrevne komponenter. Det er ganske karakteristisk ved denne type samarbejde, at forskere finder sammen, fordi de hver især besidder unikke kompetencer og værktøjer, som de har gensidig gavn af at få evalueret gennem samarbejdspartnerens kunnen. I det her beskrevne tilfælde blev det således også interessant for forskere fra CREOL - The College of Optics and Photonics ved University of Central Florida, USA, at skræddersy helt nye flydende krystaller til vore anvendelser, idet de herigennem kunne belyse nye egenskaber ved krystallerne. Et centralt resultat af dette samarbejde er naturligvis yderligere fælles publikationer, forskningsophold og ikke mindst udveksling af idéer, der kan skabe grundlaget for de næste teknologiske spring fremad mod komponenter, der kan komme samfundet til gode. Dette arbejde kræver både fleksibilitet, talent, flid og gode samarbejdsevner, og det var således en stor glæde for os alle da projektets hoveddrivkraft, Thomas Tanggaard Alkeskjold, i begyndelsen af 2007 fik overrakt eliteforskerprisen for unge forskertalenter af forskningsminister Helge Sander. (Figur 8-8. ) Studerende står foran verdens førende forskere Det, der blandt andet er med til at drive et forskningsprojekt frem, er input fra de studerende, som involveres i mange af et projekts faser. Studerende som kommer med forskellige tekniske baggrunde og som kan bidrage med teknikker, metoder og entusiasme ved at arbejde på et internationalt forskningsprojekt. Adskillige kandidat-studerende fra både Danmarks Tekniske Universitet, det Tekniske Universitet i Catalanien (Spanien), Chalmers Tekniske Universitet (Sverige) og Universitetet i Bologna (Italien) har været involveret i projektets mange faser og arbejdet hårdt i laboratoriet i mange måneder, nogle op til et helt år, på at frembringe resultater på forkant i den internationale forskning. Flere af disse studerende har skrevet videnskabelige artikler om deres arbejde og præsenteret dette for verdens førende forskere på internationale konferencer i Europa og USA. Fremtidsperspektiver - Hvad vil det betyde for os i dagligdagen? Forskning i og udvikling af nye optiske teknologier er essentiel for at afklare og åbne nye muligheder indenfor f.eks. optiske kommunikati- 149

11 Figur 8-7 viser en skitse af en krystalfiber, hvor lufthullerne er fyldt med flydende krystaller, og hvor den ønskede funktionalitet opnås gennem drejning af molekylerne i de flydende krystaller. Skitsen viser, hvorledes hvidt lys ledes i fiberens kerne og udbreder sig fra højre mod venstre. Lyset refrakterer ved hver overgang mellem glas og de flydende krystal fyldte rør. Dette medfører, at nogle farver lys oplever såkaldt konstruktiv interferens i kernen mens andre oplever såkaldt destruktiv interferens. De farver, der oplever konstruktiv interferens, vil fortsat udbredes i fiberens kerne og komme ud af fiberens anden ende. I dette tilfælde er det rødt lys som bliver fastholdt i kernen pga. alle refleksionerne fra de flydende krystaller, mens de resterende farver vil blive spredt ud af fiberen. For overskuelighedens skyld viser tegningen kun fire rør der er fyldt med et flydende krystal. I en komponent vil der være ca rør, der omgiver kernen og som alle er fyldt med flydende krystaller.

12 Drejningen af molekylerne kan ikke, som hos paradis piskehalen, opnås gennem nerveceller, men vores forskning har demonstreret, at det kan gøres gennem kontrol af komponentens temperatur, at belyse komponenten med lys pulser fra en laser eller ved at påtrykke en elektrisk spænding over den hårtynde fiber. Komponenten udgør således et følsomt filter, som kan filtrere lyset farve, ændre lyset styrke eller dreje de optiske feltsvingninger af lyset. Dette gøres ved nøjagtigt kontrol af temperaturen og den elektriske spænding som påtrykkes over fiberen. Fotoet på Figur 8-5 viser endvidere, hvordan vi forestiller os at komponenten kan pakkes som en kompakt computer chip med elektrisk adgang til at kontrollere komponentens temperatur og spænding.

13 kapitel 8 Krystaller i dobbelt forstand næsten er hvermandseje. Denne består netop af et avanceret optisk system, der er gjort billigere og billigere ved mange års forskning og industriel udvikling af denne type systemer. Det er derfor meget vigtigt, at forskere undersøger styrker og svagheder ved nye optiske teknologier, for derved at afklare om en ny teknologi vil kunne gøre eksisterende apparater bedre, billigere eller mere pålidelige. Et eksempel, hvor dette kan blive relevant indenfor den nærmeste fremtid, er at finde indenfor det medicinske område. Man står her med ønsket om at have et apparat til måling af blodsukkeret hos verdens millioner af diabetes patienter. Optikken kan komme på tale derved at refleksionen af svagt lyst fra øjet kan analyseres og blodsukkeret beregnes på baggrund af de optiske signaler. Dette kræver dog i dag et relativt avanceret og bekosteligt optisk system. Figur 8-8. Thomas Tanggaard Alkeskjold umiddelbart efter hans modtagelse af eliteforskerprisen 2007 onsssystemer, optiske måleinstrumenter og/eller optiske sensorer. Mange af denne type systemer afhænger af udvikling af kompliceret og avanceret optik, f.eks. linser, tyndfilm og komplicerede krystal materialer osv., og som oftest er denne udvikling meget bekostelige. Optiske systemer er derfor oftest noget man støder på i relativt dyre high-end produkter, som f.eks. 40 Gb/s optiske sendere og modtagere i teleindustrien, i hospitalets øje-skannere til undersøgelse af grøn stær (Glaucoma) eller i optiske sensorer til måling af vind hastigheder og turbulens i lufthavne. Imidlertid har den omtalte krystalfiber teknologi umiddelbart potentialet til at erstatte dyrere teknologier anvendt i optiske måleinstrumenter eller sensorer af denne type, og da fiberkomponenterne er både kompakte og robuste, så forventer vi at enkelt betjente håndholdte instrumenter kan udvikles indenfor en kortere årrække. Der er imidlertidig også mange anvendelser af optikken som kan komme hr. og fru Jensen til gode i dagligdagen, efterhånden som omkostningerne ved disse avancerede systemer bliver reducerede. Tænk bare på DVD afspilleren, som i dag 152

14 Krystaller i dobbelt forstand kapitel 8 Anders Bjarklev, Professor Thomas Tanggaard Alkeskjold, Post. Doc. Lara Scolari, Ph.d. studerende 153