Создано плоское оптоволокно, которое в 1000 раз чувствительнее круглого
Исследователи из шведского Королевского технологического института и британского Саутгемптонского университета разработали плоское ленточное оптоволокно HARFF (High Aspect Ratio Flat Fiber), которое реагирует на физические воздействия до 1000 раз чувствительнее традиционных цилиндрических световодов. Команда уже вытянула более 120 метров необычного волокна из одной заготовки, подтвердив его технологичность.
Ленточное волокно HARFF считывает давление с точностью, недоступной цилиндру
Секрет — в геометрии. Вместо того чтобы сплющивать круглое волокно, инженеры с самого начала формируют заготовку как плоскую ленту с соотношением сторон до 20:1. Внутренние каналы, воздушные полости и положение волновода становятся независимыми переменными — инженер буквально проектирует, где стекло будет гнуться, а где — сопротивляться.
Источник изображения: Pawel Maniewski
Для датчика давления команда создала два вытянутых воздушных канала, при деформации которых возникает асимметричное напряжение и меняется двулучепреломление стекла. Две одинаковые воклоконные брэгговские решётки формируют оптический резонатор — интерференционная картина сдвигается пропорционально давлению.
Испытания при 0,40 МПа показали чувствительность до 31,6 радиан/МПа — на 3 порядка выше, чем у сопоставимого круглого волокна. Температурная перекрёстная чувствительность — менее 1% от давления.
Для измерения температуры внутренний канал HARFF заполнили оловянным сплавом с коэффициентом теплового расширения в 46 раз выше, чем у кремнезёма. Нагрев создаёт мощное механическое напряжение в стекле — и снова меняет двулучепреломление.
«Это не просто другое волокно на вид — это новое пространство для проектирования оптических волокон», — резюмировал исследователь KTH Павел Маневский.
Пока HARFF остаётся лабораторным образцом с оптическими потерями около 0,16 дБ/м. Цели — улучшить контроль формы, снизить потери и встроить волокна в крылья дронов, мосты, промышленные конструкции и батареи.