fbpx
Назад
19 января, 2022

Деревянные оптические волокна

Группа ученых из Центра технических исследований Финляндии продемонстрировала уникальные оптические волокна, изготовленные из целлюлозы. Если опустить сложные технические названия, можно просто назвать их деревянными волноводами.

Исследователи не выражают больших надежд на массовое использование таких волокон в телекоммуникациях из-за значительных оптических потерь, но уверены, что подобные волокна окажутся полезными при разработке измерительных систем на основе оптических волокон. В частности, финские инженеры уже разработали датчик измерения влажности на основе «деревянного» детектора.

В традиционном оптическом волокне распространение излучения осуществляется благодаря эффекту полного внутреннего отражения. Сердцевина волокна (обычно это сверхчистый кварц) окружена оболочкой из стекла с более низким значением показателя преломления. Излучение, направленное в торец такого волновода, распространяется по нему, отражаясь от границы раздела сердцевины и оболочки.

Финские ученые во главе с Ханнесом Орелмой предположили, что в качестве материала оптического волокна может использоваться целлюлоза - органический материал, основной компонент древесины и зеленых растений. Основным преимуществом данного материала является возможность целлюлозы изменять оптические характеристики при внешнем воздействии, а именно целлюлоза активно поглощает воду и химически взаимодействует с другими веществами, открывая широкие возможности для применения в различных датчиках. Кроме того, это биоразлагаемый материал. Его использование даже в одноразовых датчиках не нанесет вреда окружающей среде.

Для производства оптической заготовки ученые использовали опилки хвойной древесины. Мелко измельчив и смешав их со специальным химическим растворителем, они затем спрессовали из них цилиндры и высушили. После этого, заготовки покрыли аналогичным слоем на основе другого растворителя, который обеспечивает более низкий показатель преломления.

Эксперименты с таким образцом показали, что такая волоконная заготовка имеет спектр пропускания от 500 до 1400 нм. В видимом диапазоне такое волокно практически не пропускает излучение, лишь незначительную часть в красной области.

Самые высокие параметры достигаются в диапазоне 800 – 1300 нм. Но даже в этом диапазоне волокно имеет существенное затухание:

5.9 дБ / см на длине волны 1130 нм и 6,3 дБ / см на длине волны 1300 нм.

Несмотря на такие большие потери ученые доказали возможность использования такого волокна в сенсорах. Они разместили волокно длиной 75 мм над над кюветой с водой. Когда часть волокна поместили в воду, оно начало набухать и при этом наблюдалось существенное увеличение оптического затухания. Более чем на 30 дБ за 10 минут!

Ученые и инженеры предположили, что такое волокно может стать основой для производства датчика обнаружения воды. А модификация целлюлозы с другими веществами может открыть и другие направления для использования. Руководитель группы, Ханнес Орелма, заявил, что пока исследования этого материала находятся только в самом начале и всех потенциально возможных применений мы пока не знаем.

Специалисты компании Лазерные не имеют опыта работы с деревянными волоконными компонентами, однако имеют широкие компетенции и возможности поставок уже известных в мире оптических волокон и элементов на его основе:

  • делитель поляризации
  • разветвитель
  • мультиплексор WDM
  • оптоволоконный усилитель
  • оптоволоконный лазер
  • активное волокно
  • патчкорды
  • полимерное оптическое волокно
  • волокно с полой сердцевиной
  • волоконный изолятор
  • волоконный фильтр
  • коннекторы
  • модуляторы
  • коллиматоры
  • объединитель накачки и сигнала
  • брегговские решетки
  • циркуляторы