Оптическое волокно методом 3D печати успешно произвели учёные

Оптическое волокно методом 3D печати успешно произвели учёные

Группа специалистов Технологического университета Сиднея разработала способ применения 3D-печати под создание заготовки для вытяжки оптических волокон из кварцевого стекла. Как известно, оптические волокна являются современным типом линий передач сигналов глобальной телекоммуникационной сети. Так вот, новый метод изготовления обещает не только упростить производство оптического волокна, но также сделать возможными проекты и применения, которые ранее считались невозможными.

Методы аддитивного производства

Производство кварцевого оптического волокна — это трудоёмкий процесс, требующий точного центрирования инструмента или сердцевины волокна. При аддитивном производстве нет необходимости центрировать геометрию волокна. Соответственно, устраняется одно из явных ограничений в конструкции волокна и значительно снижается стоимость производства.

Методы аддитивного производства, в частности 3D-печать, удачно подходят для изменения общего подхода к дизайну и назначению волокна. Такой подход, к примеру, может способствовать расширению применения волоконно-оптических датчиков, существенно превосходят электронные эквиваленты с точки зрения:

  • долговечности,
  • калибровки,
  • технического обслуживания,

но при этом не получили широкого применения по причине дорогостоящего изготовления.

Инновационное достижение основано на ранних работах, где предполагается использование полимерного материала для демонстрации первого волокна, полученного из преформы методом 3D-печати. Применение этого подхода к кремнезему оказалось сложной задачей по причине материальных проблем, включая высокие температуры (более 1900ºC), необходимые для 3D-печати стекла.

Благодаря новому сочетанию материалов, плюс интеграции наночастиц, учёные продемонстрировали 3D-печать кварцевой заготовки. Теперь ожидается, что этот инновационный прогресс поднимет уровень активности, включая другие подходы к аддитивному производству в области оптического волокна.

Эксперимент полимерной 3D-печати на стекле

Экспериментально учёными использовался проекционный 3D-принтер прямого света. Достаточно точное оборудование, обычно используемое для создания полимерных объектов при помощи цифрового светового проектора полимеризации фотореактивных мономеров.

Чтобы создать кремнеземный объект, специалисты исследовательской группы объединили наночастицы кремнезема с мономером в соотношении 50/50% по массе. Также был разработан трёхмерный печатный цилиндрический объект с отверстием для ядра.

Затем учёные заполнили смесью полимера и наночастиц отверстие, добавив германосиликат к наночастицам диоксида кремния, чтобы создать более высокий показатель преломления. Так обеспечивается возможность интеграции ряда легирующих веществ.

Затем исследователи использовали уникальную стадию нагревания с целью удаления связующих, удаления полимера с остатком только наночастиц кремнезёма, которые удерживаются вместе межмолекулярными силами. Повышением температуры наночастицы образуют твёрдую структуру, подходящую для вытяжной колонны под оптико-волоконный материал.


При помощи информации: OSA