Открытие, позволяющее снизить себестоимость оптических волокон нового поколения

Найден способ ускорения производства оптических волокон с полой сердцевиной – нового поколения оптических волокон, которые могут обеспечить внедрение более быстрых и мощных компьютерных и телекоммуникационных технологий. Методика, разработанная группой британских специалистов по стекловолоконным оптическим материалам и описанная в журнале Optics Express, позволяет сократить время изготовления оптических волокон с полой сердцевиной с приблизительно одной недели до одного дня, в результате чего снижается общая стоимость производства. Первоначальные испытания показали, что такое волокно превосходит предыдущие по всем показателям. Новые технологии оптических волокон подразумевают более быстрые оптические телекоммуникационные услуги, более мощную и более точную лазерную обработку, более дешёвую выработку рентгеновских лучей или ультрафиолетовых лучей для использования в биомедицинских и хирургических целях.

Как отметил профессор Джонатан Найт (Jonathan Knight) из Центра фотоники и стекловолоконных оптических материалов в отделении физики Университета в г. Бат (Bath), Великобритания, этот новый способ является большим шагом вперёд в развитии технологии волокон с полым сердечником. В стандартных оптических волокнах свет проходит через цилиндрическую стеклянную сердцевину малого диаметра по длине оптического волокна. Тот факт, что свет должен проходить через стекло, подразумевает определённые ограничения. Например, стекло может быть повреждено в случае слишком больших потоков света. Кроме того, стекло приводит к тому, что короткие импульсы света распространяются в виде эффекта "размытости", делающего их менее чёткими. Это ограничивает применение таких волокон в телекоммуникационных и других областях. Поэтому оптические волокна, в которых свет проходит в воздушном пространстве по полому сердечнику, являются очень перспективными и представляют собой новое поколение оптических волокон с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Основная проблема при разработке волокон с полой сердцевиной заключается в том, что только оптические волокна определённого специального типа могут проводить свет по воздушному каналу. В них используется двумерная структура крошечных отверстий в стекле вокруг сердцевины, позволяющая захватить световые лучи в самой сердцевине. Такая структура волокон значительно усложняет процесс их изготовления, и они могут работать только в ограниченном диапазоне длин волн. Однако новая методика, разработанная группой учёных из отдела фотоники университета в г. Бат, позволяет увидеть, как совсем небольшое изменение конструкции таких волокон – уменьшение толщины стенок стекла вокруг большого центрального отверстия всего на сто нанометров (одна десятимиллионная метра) – приводит к возможности расширения диапазона длин волны, которые могут передаваться по этим волокнам. Учёные смогли достичь это, устранив некоторые наиболее трудоёмкие этапы технологического процесса изготовления волокон, сократив при этом время, необходимое для производства волокон с примерно одной недели до одного единственного дня. Усовершенствованное волокно было разработано в рамках финансируемого Европейской комиссией проекта 6 "NextGenPCF", направленного на создание оптических волоконных изделий для применения в системах газовых датчиков. Однако выдающиеся эксплуатационные характеристики таких волокон, несомненно, приведут к тому, что они найдут широкое применение в таких областях, как передача импульсных пучков света с применением лазерных устройств, спектроскопия, биомедицинская и хирургическая оптика, обработка изделий на лазерных станках, автомобилестроение и космическая техника.