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

Investigadores suecos han innovado en la impresión 3D mediante el desarrollo de microópticas de vidrio de sílice en fibras ópticas, prometiendo una Internet más rápida, sensores mejorados y sistemas de imágenes avanzados, evitando al mismo tiempo daños por altas temperaturas en la fibra de recubrimiento. Crédito: David Callahan

Investigadores suecos han impreso microópticas de vidrio de sílice en fibras ópticas en 3D, mejorando la velocidad y la conectividad de Internet. Esta técnica, más resistente y precisa, podría revolucionar la teledetección, la industria farmacéutica y la fotónica.

Por primera vez en comunicaciones, investigadores suecos han impreso con éxito microópticas de vidrio de sílice en 3D directamente en las puntas de 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.

Informe de revista ACS NanoInvestigadores del Real Instituto de Tecnología KTH de Estocolmo afirman que la integración de la óptica de vidrio de sílice con fibras ópticas permite múltiples innovaciones, incluidos sensores remotos más sensibles para el medio ambiente y la atención sanitaria.

Las técnicas de impresión de informes también pueden resultar valiosas en la producción de productos farmacéuticos y químicos.

Lee-Lun Lai muestra la configuración para imprimir microestructuras de vidrio de sílice en fibra óptica. Crédito: Lee-Lun Lai muestra la configuración para imprimir microestructuras de vidrio de sílice en fibra óptica.

Avances en técnicas de impresión

La profesora de KTH Kristinn Gylfason dice que el método supera las limitaciones a largo plazo en la estructuración de puntas de fibra óptica con vidrio de sílice, que, según él, a menudo requieren tratamientos de alta temperatura que comprometen la integridad del recubrimiento de la fibra sensible a la temperatura. A diferencia de otros métodos, el proceso comienza con un material base que no contiene carbono. Esto significa que no se requieren altas temperaturas para expulsar el carbono de modo que la estructura del vidrio sea transparente.

El autor principal del estudio, Lee-Lun Lai, dice que los investigadores imprimieron un sensor de vidrio de sílice que demostró ser más resistente que un sensor estándar de plástico después de múltiples mediciones.

Imagen microscópica de una estructura de demostración de vidrio impresa en una punta de fibra óptica. Crédito: David Callahan

«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. Estas mediciones suponen un desafío para los sensores basados ​​en polímeros debido a la corrosividad de los disolventes», afirma Lai.

«Estas estructuras son tan pequeñas que caben 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», afirma el coautor del estudio, Po-Han Huang.

Los investigadores también demostraron una técnica para imprimir nanorejillas, patrones ultrapequeños grabados en superficies de escala nanométrica. Estos se utilizan para manipular la luz de manera precisa y tienen aplicaciones potenciales en la comunicación cuántica.

Gylfason afirma que la capacidad de imprimir en 3D estructuras de vidrio arbitrarias directamente sobre la punta de la fibra abre nuevas fronteras en la fotónica. «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 microóptica de vidrio con características de longitud de onda inferior 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 Taiwán 2019 y la Fundación Sueca para la Investigación Estratégica.