研究人员在光纤尖端上3D打印石英玻璃微光学器件
时间:2024-05-18 10:02 来源:南极熊 作者:admin 阅读:次
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△该研究已发表在《ACS Nano》杂志上,题目为“在光纤尖端上3D打印具有亚波长特征的玻璃微光学器件”
研究人员表示,将二氧化硅玻璃光学器件与光纤集成可实现多种创新,包括用于环境和医疗保健的更灵敏的远程传感器。打印技术在药品和化学品生产中也很有价值。KTH教授Kristinn Gylfason解释道:“这种方法克服了长期以来用硅玻璃制造光纤尖端结构的局限性,因为这种方法通常需要高温处理,会损害对温度敏感的光纤涂层的完整性。”
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△研究人员使用该工艺在光纤尖端3D打印石英玻璃微光学元件
3D打印石英玻璃微光学器件
KTH皇家理工学院的研究人员在光纤尖端上3D打印石英玻璃微光学器件,可以实现更快的互联网速度。与其它方法不同的是,该工艺用的基础材料不含有碳元素,这意味着不需要高温来去除碳,因而使玻璃结构透明。
该团队在光纤尖端上3D打印无机玻璃结构涉及四个步骤。首先,将单模光纤切割成所需的长度并在两端进行切割。然后将光纤穿过定制的铝制支架并固定到电动平台上。
第二步,将40%的氢倍半硅氧烷(HSQ)甲苯溶液滴涂到光纤尖端上,形成约100 μm厚的圆顶形层。 HSQ溶液干燥,在光纤尖端留下一层硬层。
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△该团队演示了如何在光纤上打印石英玻璃微结
第三步,注入650 nm激光照射纤芯,帮助对准。最后,在第四步中,使用波长为1040 nm、脉冲宽度小于400 fs的飞秒激光器进行激光直接写入(DLW)。
激光选择性地固化HSQ,去除未固化的HSQ,并在光纤尖端留下3D打印的石英玻璃结构。
结果表明,该工作解决了3D直接激光写入玻璃方法中的高温要求问题,允许在光纤尖端上创建玻璃结构,而不会损坏温度敏感涂层。
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△3D打印玻璃立方体的折射率表征
更具弹性的传感器
该研究的共同作者Po-Han Huang说:“这些结构非常小,你可以在一粒沙子的表面安装1000个,这与目前使用的传感器的大小差不多。”
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研究人员还展示了一种打印纳米光栅的技术,将超小型图案蚀刻到纳米尺度的表面上,这种光栅可用于精确操纵光线,在量子通信中具有潜在的应用价值。
Gylfason说:“这研究的目的是找到一种方法来整合3D打印和光子学,以便将它们应用于微流控设备、MEMS加速度计和光纤集成量子发射器等领域。”
目前研究人员已经为这项技术申请了专利。
(责任编辑:admin)
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