Pesquisadores suecos inovaram na impressão 3D ao desenvolver microópticas de vidro de sílica em fibras ópticas, prometendo internet mais rápida, sensores aprimorados e sistemas de imagem avançados, evitando danos causados por altas temperaturas aos revestimentos de fibra. Crédito: David Callahan
Pesquisadores suecos têm microóptica de vidro de sílica impressa em 3D em fibras ópticas, melhorando a velocidade e a conectividade da Internet. Esta técnica, mais resiliente e precisa, poderá revolucionar o sensoriamento remoto, a indústria farmacêutica e a fotônica.
Pela primeira vez nas comunicações, pesquisadores suecos imprimiram com sucesso microópticas de vidro de sílica em 3D diretamente nas pontas das fibras ópticas, áreas tão pequenas quanto a seção transversal de um fio de cabelo humano. Este avanço poderá levar a velocidades de Internet mais rápidas e a uma conectividade melhorada, juntamente com o desenvolvimento de sensores mais pequenos e de sistemas de imagem mais compactos.
Reportagem no diário ACS Nanopesquisadores do KTH Royal Institute of Technology em Estocolmo afirmam que a integração de dispositivos ópticos de vidro de sílica com fibras ópticas permite múltiplas inovações, incluindo sensores remotos mais sensíveis para o meio ambiente e para a saúde.
As técnicas de impressão relatadas também podem ser valiosas na produção de produtos farmacêuticos e químicos.
Lee-Lun Lai demonstra a configuração para imprimir microestruturas de vidro de sílica em uma fibra óptica. Crédito: Lee-Lun Lai demonstra a configuração para imprimir microestruturas de vidro de sílica em uma fibra óptica.
Avanços nas técnicas de impressão
O professor da KTH, Kristinn Gylfason, diz que o método supera limitações de longa data na estruturação de pontas de fibra óptica com vidro de sílica, que, segundo ele, muitas vezes exigem tratamentos de alta temperatura que comprometem a integridade dos revestimentos de fibra sensíveis à temperatura. Ao contrário de outros métodos, o processo começa com um material base que não contém carbono. Isso significa que não são necessárias altas temperaturas para eliminar o carbono e tornar a estrutura do vidro transparente.
O principal autor do estudo, Lee-Lun Lai, diz que os pesquisadores imprimiram um sensor de vidro de sílica que se mostrou mais resistente do que um sensor padrão de plástico após múltiplas medições.
Imagem microscópica de uma estrutura de demonstração de vidro impressa na ponta de uma fibra óptica. Crédito: David Callahan
“Demonstramos um sensor de índice de refração de vidro integrado à ponta da fibra que nos permitiu medir a concentração de solventes orgânicos. Esta medição é um desafio para sensores baseados em polímeros devido à corrosividade dos solventes”, diz Lai.
“Essas estruturas são tão pequenas que caberiam 1.000 delas na superfície de um grão de areia, que é aproximadamente do tamanho dos sensores usados hoje”, diz o coautor do estudo, Po-Han Huang.
Os pesquisadores também demonstraram uma técnica para imprimir nanogratings, padrões ultrapequenos gravados em superfícies em escala nanométrica. Eles são usados para manipular a luz de maneira precisa e têm aplicações potenciais na comunicação quântica.
Gylfason diz que a capacidade de imprimir estruturas de vidro arbitrárias em 3D diretamente na ponta da fibra abre novas fronteiras na fotônica. “Ao preencher a lacuna entre a impressão 3D e a fotônica, as implicações desta pesquisa são de longo alcance, com aplicações potenciais em dispositivos microfluídicos, acelerômetros MEMS e emissores quânticos integrados em fibra”, diz ele.
Referência: “Impressão 3D de microóptica de vidro com recursos de comprimento de onda em pontas de fibra óptica” por Lee-Lun Lai, Po-Han Huang, Göran Stemme, Frank Niklaus e Kristinn B. Gylfason, 29 de março de 2024, ACS Nano.
DOI: 10.1021/acsnano.3c11030
O estudo foi financiado pelos Projetos de Pesquisa Suécia-Taiwan 2019 e pela Fundação Sueca para Pesquisa Estratégica.
