Un nuovo processo per fabbricare fibre ottiche speciali che è molto più semplice, più veloce ed economico del metodo convenzionale è stato sviluppato da Cristiano Cordeiro, un ricercatore e professore presso l'Istituto di Fisica dell'Università di Campinas (IFGW-Unicamp) nello stato di San Paolo, Brasile. Cordeiro ha creato l'innovazione durante uno stage di ricerca presso l'Università di Adelaide in Australia, sostenuto da una borsa di studio della São Paulo Research Foundation—FAPESP e da una partnership con il suo ospite, Heike Ebendorff-Heidepriem. Un articolo firmato da loro e da un terzo collaboratore è pubblicato in Rapporti scientifici .

"Il processo convenzionale richiede macchinari molto grandi e costosi e richiede quasi una settimana. Il nostro processo può essere completato con apparecchiature montate su banco che sono almeno 100 volte più economiche e impiegano meno di un'ora dalla materia prima al prodotto finale. Ciò consentirà molti di più ricercatori e laboratori per produrre la propria fibra ottica, " Ha detto Cordeiro.

Il procedimento ricorda grosso modo il metodo di estrusione utilizzato per produrre la pasta:si esercita una pressione su un materiale duttile in modo da forzarlo attraverso una trafila, producendo fibra con la struttura interna appropriata. "Certo, tutto questo con molto più rigore e precisione, " Disse Cordeiro.

Centinaia di milioni di chilometri di fibra ottica sono installati in tutto il mondo, e la quantità di dati che trasportano raddoppia circa ogni due anni. Sono utilizzati non solo nelle telecomunicazioni ma anche per il telerilevamento per monitorare la temperatura, sollecitazioni meccaniche, pressione idrostatica, o flusso di fluido, tra molti altri parametri.

Grazie alla loro forza e magrezza sono efficaci in ambienti ostili e luoghi difficilmente accessibili.

Queste caratteristiche aiutano a spiegare l'importanza dei processi di fabbricazione innovativi. "Il processo convenzionale ha diverse fasi e richiede attrezzature altamente complesse, come una torre di trafilatura in fibra, " Disse Cordeiro. "Prima si produce una preforma, una versione gigante della fibra con un diametro compreso tra 2 cm e 10 cm. Questa struttura è riscaldata e aspirata in maniera altamente controllata dalla torre. La massa si conserva e il diametro diminuisce all'aumentare della lunghezza. Il nostro metodo semplifica il processo ad un costo enormemente ridotto. Il dispositivo che abbiamo progettato esegue un unico processo continuo che inizia con i granuli polimerici e termina con la fibra finita."

La procedura può essere utilizzata per fabbricare non solo fibre completamente solide, in cui la luce viene trasmessa tramite un nucleo con un indice di rifrazione più elevato ma anche fibra microstrutturata contenente una serie di fori longitudinali, che migliora il controllo delle proprietà ottiche e porta un aumento della funzionalità, inclusa l'opportunità di guidare la luce con una bassa perdita di energia in un canale d'aria. Per creare le microstrutture, i ricercatori hanno utilizzato matrici in titanio con design adeguati.

"Per semplificare la fabbricazione di fibre ottiche speciali, abbiamo implementato attrezzature e tecniche che stanno diventando più convenienti e accessibili grazie alla divulgazione della stampa 3D, " Cordeiro ha detto. "L'unica macchina necessaria è un estrusore orizzontale compatto simile al dispositivo utilizzato per produrre filamenti per stampanti 3D. Ha le dimensioni di un forno a microonde ed è molto meno costoso di una torre di estrazione. La filiera in titanio con parti piene e fori è accoppiata all'uscita dell'estrusore."

A causa dell'intricata struttura interna della fibra, i ricercatori hanno prodotto gli stampi mediante produzione additiva utilizzando stampanti 3D appropriate. Le aziende specializzate possono fornire servizi di produzione additiva, quindi l'unico strumento necessario per produrre la fibra è l'estrusore orizzontale.