Per la prima volta nel campo delle comunicazioni, i ricercatori svedesi hanno stampato in 3D micro-ottiche di vetro di silice sulle punte delle fibre ottiche, superfici piccole quanto la sezione trasversale di un capello umano. Questo progresso potrebbe consentire una connessione Internet più veloce e una migliore connettività, nonché innovazioni come sensori e sistemi di imaging più piccoli.
Reporting sulla rivista ACS Nano , i ricercatori del KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma affermano che l'integrazione di dispositivi ottici in vetro di silice con fibre ottiche consente molteplici innovazioni, tra cui sensori remoti più sensibili per l'ambiente e l'assistenza sanitaria.
Le tecniche di stampa segnalate potrebbero rivelarsi utili anche nella produzione di prodotti farmaceutici e chimici.
Il professor Kristinn Gylfason del KTH afferma che il metodo supera i limiti di vecchia data nella strutturazione delle punte delle fibre ottiche con vetro di silice, che secondo lui spesso richiedono trattamenti ad alta temperatura che compromettono l'integrità dei rivestimenti delle fibre sensibili alla temperatura.
A differenza di altri metodi, il processo inizia con un materiale di base che non contiene carbonio. Ciò significa che non sono necessarie alte temperature per eliminare il carbonio e rendere trasparente la struttura del vetro.
L'autore principale dello studio, Lee-Lun Lai, afferma che i ricercatori hanno stampato un sensore in vetro di silice che si è dimostrato più resistente di un sensore standard in plastica dopo misurazioni multiple.
"Abbiamo dimostrato un sensore dell'indice di rifrazione del vetro integrato sulla punta della fibra che ci ha permesso di misurare la concentrazione di solventi organici. Questa misurazione è impegnativa per i sensori a base polimerica a causa della corrosività dei solventi", afferma Lai.
"Queste strutture sono così piccole che se ne potrebbero inserire 1.000 sulla superficie di un granello di sabbia, che hanno all'incirca le dimensioni dei sensori utilizzati oggi", afferma il coautore dello studio, Po-Han Huang.
I ricercatori hanno anche dimostrato una tecnica per stampare nanogratature, motivi ultra-piccoli incisi su superfici su scala nanometrica. Questi vengono utilizzati per manipolare la luce in modi precisi e hanno potenziali applicazioni nella comunicazione quantistica.
Gylfason afferma che la capacità di stampare in 3D strutture di vetro arbitrarie direttamente sulla punta della fibra apre nuove frontiere nella fotonica. "Colmando il divario tra la stampa 3D e la fotonica, le implicazioni di questa ricerca sono di vasta portata, con potenziali applicazioni in dispositivi microfluidici, accelerometri MEMS ed emettitori quantistici integrati in fibra", afferma.
Ulteriori informazioni: Lee-Lun Lai et al, Stampa 3D di micro-ottiche in vetro con caratteristiche di lunghezza subonda su punte di fibra ottica, ACS Nano (2024). DOI:10.1021/acsnano.3c11030.
Informazioni sul giornale: ACS Nano
Fornito da KTH Royal Institute of Technology
