Шведські дослідники створили 3D-друковану мікрооптику з кремнеземного скла на оптичних волокнах, що покращує швидкість Інтернету та з’єднання. Ця техніка, більш стійка та точна, може зробити революцію в дистанційному зондуванні, фармацевтиці та фотоніці.
Вперше в області комунікацій шведські дослідники успішно надрукували мікрооптику з кремнеземного скла на 3D-принтері безпосередньо на кінцях оптичних волокон, ділянках, таких же крихітних, як поперечний переріз людської волосини. Цей прорив може призвести до швидшої швидкості Інтернету та покращеного підключення разом із розробкою менших датчиків і компактніших систем зображення.
У звіті в журналі ACS Nano дослідники з Королівського технологічного інституту KTH у Стокгольмі кажуть, що інтеграція оптичних пристроїв із кремнеземного скла з оптичними волокнами дає змогу створювати численні інновації, зокрема більш чутливі дистанційні датчики для навколишнього середовища та охорони здоров’я.
Технології друку, про які вони повідомляють, також можуть виявитися цінними у виробництві фармацевтичних препаратів і хімікатів.
Досягнення в техніці друку
Професор KTH Крістін Гілфасон каже, що цей метод усуває давні обмеження у структуруванні наконечників оптичних волокон із застосуванням кремнеземного скла, яке, за його словами, часто потребує високотемпературної обробки, що порушує цілісність чутливих до температури покриттів волокон. На відміну від інших методів, процес починається з основного матеріалу, який не містить вуглецю. Це означає, що високі температури не потрібні для вигнання вуглецю, щоб зробити структуру скла прозорою.
Провідний автор дослідження, Лі-Лун Лай, каже, що дослідники надрукували сенсор із силікатного скла, який після кількох вимірювань виявився більш стійким, ніж стандартний пластиковий датчик.
«Ми продемонстрували скляний датчик показника заломлення, вбудований у кінчик волокна, який дозволив нам вимірювати концентрацію органічних розчинників. Це вимірювання є складним для датчиків на полімерній основі через корозійну активність розчинників», — говорить Лай.
«Ці структури настільки малі, що ви можете розмістити їх 1000 на поверхні піщинки, що приблизно відповідає розміру сенсорів, які використовуються сьогодні», — говорить співавтор дослідження По-Хан Хуан.
Дослідники також продемонстрували техніку друку нанограток, наддрібних візерунків, викарбуваних на поверхнях у нанометровому масштабі. Вони використовуються для точного управління світлом і мають потенційне застосування у квантовій комунікації.
Гілфасон каже, що можливість 3D-друку довільних скляних структур безпосередньо на кінці волокна відкриває нові межі в фотоніці. «Подолаючи розрив між 3D-друком і фотонікою, наслідки цього дослідження є далекосяжними, з можливим застосуванням у мікрофлюїдних пристроях, MEMS-акселерометрах і волоконно-інтегрованих квантових випромінювачах», — говорить він.