Tukholmalaisen kuninkaallisen teknisen korkeakoulun tutkijat ovat onnistuneet valmistamaan 3D-tulostamalla rakenteita optisten kuitujen kärkiin. Läpimurto voi johtaa suurempiin internetnopeuksiin ja parannettuihin yhteyksiin sekä pienempien antureiden ja kompaktimpien kuvantamisjärjestelmien kehittämiseen.
Tukholman KTH:n tutkijat kertoivat äskettäin ACS Nano -lehdessä, että piidioksidilasioptisten rakenteiden -käytännössä sirujen - integrointi optisiin kuituihin mahdollistaa useita uusia innovaatioita. Tekniikan avulla voidaan esimerkiksi valmistaa nykyistä herkempiä antureita ympäristönvalvontaan ja terveydenhuoltoa varten.
KTH:n professori Kristinn Gylfasonin mukaan menetelmä mahdollistaa optisten kuitukärkien valmistamisen piidioksidilasilla. Aiemmin tämä on vaativat korkean lämpötilan käsittelyjä, jotka vaarantavat kuitupinnoitteiden eheyden. Toisin kuin muissa menetelmissä, prosessi alkaa pohjamateriaalista, joka ei sisällä hiiltä. Tämä tarkoittaa, että korkeita lämpötiloja ei tarvita hiilen poistamiseen.
Tutkimuksen johtava kirjoittaja Lee-Lun Lai sanoo, että tutkijat 3D-tulostivat piidioksidilasista anturin, joka osoittautui useiden mittausten jälkeen joustavammaksi kuin tavallinen muovipohjainen anturi. Demossa valmistettiin kuidun kärkeen integroitu lasin taitekerroinanturia, jonka avulla pystyttiin mittaamaan orgaanisten liuottimien pitoisuutta.
- Nämä rakenteet ovat niin pieniä, että niitä mahtuu 1000 kappaletta hiekanjyvän pinnalle. Nykyanturit ovat suunnilleen hiekanjyvän kokoisia, sanoo tutkimuksen toinen kirjoittaja Po-Han Huang.
Tutkijat esittelivät myös ultrapienten pinnoille syövytettyjen nanometrin mittakaavan kuvioiden painamista. Niiden avulla voidaan manipuloida valoa tarkasti ja niillä on potentiaalisia sovelluksia kvanttiviestinnässä.
Gylfason sanoo, että kyky 3D-tulostaa mielivaltaisia lasirakenteita suoraan kuidun kärjelle avaa uusia rajoja fotoniikassa. - Tämän tutkimuksen vaikutukset ovat kauaskantoisia. Sillä voi olla potentiaalisia sovelluksia mikrofluidilaitteissa, MEMS-kiihtyvyysmittareissa ja kuituihin integroiduissa kvanttilähettimissä, hän sanoo.
Toisin kuin polymeerit, epäorgaaniset lasit ovat edullisia materiaaleja kuitujen kärkeen valmistetuille laitteille, koska niillä on erinomainen kemiallinen kestävyys, lämpöstabiilisuus, kovuus ja optinen läpinäkyvyys laajalla aallonpituusalueella. Itse laite kuidun kärjessä valmistetaan femtosekunnin kestävillä laserpulsseilla, joiden aallonpituus on 1040 nm. Tämä kovettaa rakenteet optisen kuidun kärjessä.
Tekoäly, kehittyneet yhteydet ja tietoturva muuttavat sulautettujen järjestelmien arkkitehtuureja. Laskentateho kasvaa nopeasti samaan aikaan, kun laitteiden fyysinen koko pienenee. Tietoturva, datan hallinta ja uudet säädökset lisäävät vaatimuksia niin yhteyksille kuin suunnittelullekin. Samalla laitevalmistajat pyrkivät nopeuttamaan tuotekehitys- ja testaussyklejään.
