От оптичния превключвател до оптичния суперкомпютър

Д-р Блага Благоева е главен асистент в Института по оптически материали и технологии към Българската академия на науките. Тя е една от тазгодишните лауреати в конкурса „За жените в науката“. Отличена е за своя проект „Фотоиндуцирана анизотропия в тънки слоеве от азобагрило в полимерна матрица за приложение като изцяло оптични превключватели“ на Петнадесетата юбилейна церемония по връчване на наградите, която се проведе в зала „Проф. Марин Дринов“ на Българската академия на науките.

Д-р Блага Благоева започва да се интересува от работата на изследователите още като дете. Увлечението ѝ се изразява в огромно любопитство към това как работят нещата. Обича да разглобява видеото вкъщи, за да види цялата електроника, която е вътре. Също така ѝ е много интересно защо не трябва да бърка в контакта, и какво е това електричество. Куп въпроси, все свързани с физиката.

Когато е на осем, получава като коледен подарък енциклопедия по астрономия и компас. И това я запалва по астрономията, която ѝ е първата голяма любов. Директно пита родителите си какво трябва да учи, за да стане астроном? Те ѝ казват – физика. Но я предупреждават, че това е трудно начинание. Да си го знае.

„А аз обичам, като има някаква трудност, да се захвана именно с нея“, смее се Блага.

В дванадесети клас тя твърдо смята, че ще стане астроном.

В училище ѝ върви по всички предмети. Това понякога може да е проблем, защото човек не знае на какво да се спре. Но Блага е наясно какво иска. Тя си знае, че ще се занимава с физика, въпреки всичко. И в дванадесети клас баща ѝ и учителката ѝ по физика, която е и нейна класна, я насочват към медицинската физика, която включва в себе си и науки като биология и химия.

Блага записва първо медицинска физика, но няма усещането, че иска да работи в тази сфера. И вече гледа напред към магистратура по специалността „Квантова електроника и лазерна техника“, свързана с другото любимо нещо, с което иска да се занимава – лазери.

„Всъщност, когато постъпих на работа в Института по оптически материали и технологии, бях още бакалавър. Мой познат ме насочи към научната група, от която съм част и в момента – спомня си Блага. – Привличаха ме лазерите, обичах органична химия. Казах си – това е чудесна комбинация от неща, които ме вълнуват.“

Така, още преди да завърши, започва да прави научни изследвания. Споделя, че ѝ е било интересно да работи в лабораторията. „Така си намерих мястото, екипът е страхотен. В същото време и магистърската програма, която избрах, е свързана с работата тук“, казва младата изследователка. С научните ѝ ръководители обсъждат и докторантурата, която впоследствие завършва през януари 2025 г. Темата е свързана с изследвания на фотоанизотропни среди за оптичен запис, чувствителни във видимата и ултравиолетовата спектрална област.

Като продължение на темата в дисертацията е и отличеният проект в конкурса „За жените в науката“.

Пълното му наименование е „Фотоиндуцирана анизотропия в тънки слоеве от азобагрило в полимерна матрица за приложение като изцяло оптични превключватели“. Материалите, които ще се изследват, съдържат в химичната си структура светлочувствителни молекули, обяснява Блага. А поляризираната лазерна светлина подрежда тези молекули по специфичен начин. Ако трябва с нещо да се сравни този процес, може да се даде следната аналогия. Представете си военен парад, на който войниците са въпросните молекули, които се подреждат в редици от своя командир – светлината.

„Специално за оптичните превключватели светлината ги нарежда във формата на спирала – подчертава Блага. – Именно тази спирала може да пренасочва светлинните сигнали в оптичните комуникации. Няма значение дали предаваме информация между хора, между устройства, или става въпрос за приложение, стрийминг платформа или облачни услуги – тази информация трябва да стигне до адресата. Тя пътува по оптичното влакно, но то не може да я насочи. Насочва я специално устройство и това именно е ролята на оптичния превключвател.“

Предимството на оптичните превключватели пред аналогичните им електрически устройства е по-ефективното, бързо и надеждно предаване на сигналите. Това е така, защото в днешните комуникационни мрежи се използва оптика, в която информацията се носи от светлината. Ако тя стигне до превключвател, който работи с електричество, това означава светлинният сигнал да се преобразува в електричен, после обратно в оптичен. А това губи и време, и енергия. Оптимизирането на комуникационните мрежи е важно, защото така те могат да работят достатъчно ефективно при нарастващия информационен трафик. Тази оптимизация е особено важна, когато става въпрос за изкуствен интелект и центрове за данни.

Отделно, разработката на изцяло оптичен превключвател може да допринесе за постигането на по-голяма технологична цел –

конструирането на оптичен суперкомпютър. Това би било революция в изчислителната техника, предоставяща много по-големи възможности за моделиране на сложни процеси и явления в различни области, например във фармацевтиката и метеорологията.

Всички тези приложения показват, че оптичните превключватели, макар и малки по размер (под няколко сантиметра), са ключови устройства за днешния технологичен свят. Разработката им е важна за прогреса в областта на информационните и комуникационните технологии.

Оптичният превключвател ще допринесе за по-евтини, по-бързи, по-надеждни оптични мрежи с по-висока енергийна ефективност и по-голям капацитет за обработка на големи обеми от информация. Това е и крайната цел на проекта на д-р Блага Благоева, свързан с разработката на тези оптични устройства. Спечелената стипендия осигурява финансиране на проекта, като ще помогне за закупуване на материали за изследванията и разпространение на експерименталните резултати.

„Ако успеем да разработим такова оптично устройство, със сигурност бихме го патентовали – казва тя. – Нашата научна група има вече одобрен патент – полезен модел за кръговополяризационен светоделител. Това е оптичен елемент с приложение в оптиката и медицината. Нашите изследвания са фундаментални, но могат бързо да намерят реални приложения.“

„Мама бачка“

Това са едни от първите думи, които научават близнаците – момче и момиче, заради които Блага Благоева е две години по майчинство. Чуват израза от баща си, който редовно ги води на разходка, за да може мама… да бачка. Така се получава, когато едновременно с отпуската по майчинство мама е заета да прави наука и да пише дисертация. Сега близнаците са на 3,5 години.

„Слагам едното на единия крак, другото – на другия, и заедно работим на компютъра“, с усмивка разказва Блага.

Друга дума, която научават, е азобензен. И вече разпознават неговата химична структура.