Плоское оптоволокно стало в 1000 раз чувствительнее традиционного

Группа ученых из Королевского технологического института KTH в Швеции и двух британских вузов, Саутгемптонского и Бристольского, представила инновационное плоское оптоволокно, которое демонстрирует значительную чувствительность к изменениям давления и температуры. Это новое волокно получило название HARFF, что расшифровывается как High Aspect-Ratio Flat Fiber, то есть плоское волокно с высоким отношением ширины к толщине.

В отличие от традиционного круглого оптоволокна, HARFF имеет вытянутое четырехугольное сечение, что позволяет ему включать воздушные каналы и различные вставки из других материалов. Эта новая форма значительно изменяет реакцию кварцевого стекла на поперечные нагрузки, что привело к созданию датчиков давления, которые оказываются на три порядка более чувствительными, чем устройства на базе обычного круглого волокна.

Для экспериментального плоского оптоволокна было достигнуто соотношение ширины к толщине примерно 20:1, при этом в нем могут располагаться несколько параллельных световодов. Плоское волокно легко соединяется с традиционным оптоволокном и может быть интегрировано в существующие системы без необходимости в новом оборудовании.

Для обеспечения чувствительности к температуре и давлению в волокно вводятся микрополости и добавляются металлы, такие как сплавы олова. Эксперименты показали, что плоское волокно толщиной 80 мкм и шириной 655 мкм с воздушными каналами может измерять давление с разрешением в единицы килопаскалей.

Технология также была адаптирована для создания высокочувствительного термометра, используя сплав олова, который при нагреве создает механические напряжения в стекле, легко измеряемые с помощью существующего телекоммуникационного оборудования. Ученые предполагают, что плоские волокна могут быть применены в композитах для самолетов, мостов и других конструкций, а также в аккумуляторах для мониторинга различных параметров, что открывает новые возможности как в промышленности, так и в медицине.