1000 ganger mindre enn et sandkorn, den nyeste fiberoptiske teknologien nettverksakselerasjon

Dette gjennombruddet kan føre til innovasjoner som raskere Internett og bedre tilkobling, samt mindre sensorer og bildesystemer.
Nylig gjorde forskere i Sverige et forstyrrende teknologisk gjennombrudd da de for første gang lyktes med å produsere mikrooptiske elementer av silisiumglass på tuppen av en optisk fiber gjennom 3D-utskriftsteknologi. Overflaten til disse mikrooptikkene er like liten som tverrsnittet til et menneskehår, og 1,000 ganger mindre enn et sandkorn.
Denne innovative teknikken, sier forskerne, lover å dramatisk øke hastigheten på Internett, forbedre tilkoblingskvaliteten og drive utviklingen av mindre, mer følsomme sensorer og bildesystemer.
De rapporterer i tidsskriftet ACS Nano at direkte integrasjon av silisiumglassoptikk med optiske fibre ikke bare kan føre til teknologiske innovasjoner innen fjernsensorer for miljøovervåking og helsetjenester, men kan også være uvurderlig i produksjonen av legemidler og kjemikalier.
Forskerteamet ved KTH, ledet av professor Kristinn Gylfason, overvant utfordringene med høytemperaturhåndtering av silikaglass under konstruksjonen av fiberoptiske spisser. Mens tradisjonelle silisiumglassbehandlingsmetoder kan forårsake skade på det temperaturfølsomme fiberoptiske belegget, sikrer denne nye teknikken gjennomsiktigheten av glassstrukturen uten behov for høytemperaturbehandling, med utgangspunkt i et karbonfritt substrat.
Gjennom flere eksperimenter trykket forskerteamet en silikaglasssensor som er mer spenstig enn tradisjonelle plastsensorer. Lee-Lun Lai, førsteforfatter av artikkelen, sa: "Vi demonstrerte en glassbrytningsindekssensor integrert i spissen av en optisk fiber, som kan måle konsentrasjonen av organiske løsemidler. Denne målingen er en utfordring for polymerbaserte sensorer pga. til løsningsmidlenes etsende natur."
Po-Han Huang, en annen medforfatter av studien, bemerket videre: "Disse strukturene er så små at du kan installere 1,000 av dem på overflaten av et sandkorn, som er omtrent på størrelse med sensorer i bruk i dag."
I tillegg demonstrerte forskerteamet en teknikk for å skrive ut nanogratings som nøyaktig kan manipulere lys på nanoskalaen, og åpner for nye muligheter for kvantekommunikasjon.
Professor Gylfason sa at muligheten til å 3D-printe vilkårlige glassstrukturer direkte på spissen av en optisk fiber åpner for nye veier innen fotonikk. Han sa, "Ved å bygge bro mellom 3D-utskrift og fotonikk, er implikasjonene av denne forskningen vidtrekkende, og den vil vise potensielle anvendelser på en rekke områder som mikrofluidenheter, MEMS-akselerometre og fiberoptiske integrerte kvantemittere."
Dette teknologiske gjennombruddet forventes ikke bare å gi et kvalitativt sprang i internetthastighet og tilkoblingskvalitet, men gir også en ny retning for utviklingen av sensorteknologi og bildesystemer. Med videre forskning og anvendelse av disse optiske miniatyrkomponentene forventer vi å se flere innovative produkter og løsninger i fremtiden.