1.000 veces más pequeño que un grano de arena: la última tecnología de fibra óptica que puede aumentar la velocidad de Internet

Investigadores suecos han creado diminutas ópticas de vidrio de sílice impresas en 3D en fibras ópticas, aumentando la velocidad y la conectividad de Internet. Esta tecnología, más flexible y precisa, podría revolucionar la teledetección, la industria farmacéutica y la fotónica.

Por primera vez en telecomunicaciones, investigadores suecos han logrado imprimir en 3D diminutas ópticas de vidrio de sílice directamente en las puntas de las fibras ópticas, áreas tan pequeñas como la sección transversal de un cabello humano. Este avance podría conducir a velocidades de Internet más rápidas y una mejor conectividad, junto con el desarrollo de sensores más pequeños y sistemas de imágenes más compactos.

Reportaje en la revista ACS NanoLa combinación de dispositivos fotónicos hechos de vidrio de sílice con fibras ópticas permite múltiples innovaciones, incluidos sensores remotos más sensibles para el medio ambiente y la atención sanitaria, afirman investigadores del Real Instituto de Tecnología KTH de Estocolmo.

Las técnicas de impresión que mencionaron también podrían ser valiosas en la producción de drogas y productos químicos.

Lee-Lun Lai muestra cómo imprimir microestructuras de vidrio de sílice en fibras ópticas. Crédito: Lee-Lun Lai demuestra la configuración para imprimir microestructuras de vidrio de sílice en fibras ópticas.

Avances en las técnicas de impresión.

La profesora Kristin Gilfason de KTH dice que este método supera las limitaciones de larga data en la estructuración de extremos de fibra óptica con vidrio de sílice, que, según él, a menudo requiere tratamientos de alta temperatura que afectan la integridad de las capas de fibra sensibles al calor. A diferencia de otros métodos, el proceso comienza con un material base que no contiene carbono. Esto significa que no se necesitan altas temperaturas para expulsar el carbono y hacer que la estructura del vidrio sea transparente.

Los investigadores imprimieron un sensor de vidrio de sílice que demostró ser más flexible que un sensor estándar de plástico después de múltiples mediciones, dice el autor principal del estudio, Li Lun Lai.

Micrografía de una estructura ilustrativa de vidrio impresa en una punta de fibra óptica. Crédito: David Callaghan

«Hemos demostrado un sensor de índice de refracción de vidrio integrado en la punta de fibra que nos permitió medir la concentración de disolventes orgánicos. Esta medición supone un desafío para los sensores basados ​​en polímeros debido a la corrosión de los disolventes», afirma Lai.

«Estas estructuras son tan pequeñas que se podrían colocar 1.000 de ellas en la superficie de un grano de arena, que es aproximadamente el tamaño de los sensores que se utilizan hoy en día», dice el coautor del estudio, Bo Han Huang.

Los investigadores también demostraron una técnica para imprimir nanorredes, que son patrones muy pequeños grabados en superficies a escala nanométrica. Estos se utilizan para manipular la luz de manera precisa y tienen aplicaciones potenciales en las comunicaciones cuánticas.

La capacidad de imprimir en 3D estructuras de vidrio aleatorias directamente en la punta de una fibra abre nuevas fronteras en la fotónica, afirma Gylfason. «Al cerrar la brecha entre la impresión 3D y la fotónica, las implicaciones de esta investigación son de gran alcance, con aplicaciones potenciales en dispositivos de microfluidos, acelerómetros MEMS y emisores cuánticos integrados en fibra», afirma.

Referencia: “Impresión 3D de óptica de microvidrio con características de longitud de onda en puntas de fibra óptica” por Lee-Lun Lai, Po-Han Huang, Göran Stemme, Frank Niklaus y Kristinn B. Gylfason, 29 de marzo de 2024, ACS Nano.
doi: 10.1021/acsnano.3c11030

El estudio fue financiado por los Proyectos de Investigación de Suecia y Taiwán 2019 y la Fundación Sueca para la Investigación Estratégica.