Des chercheurs suédois ont innové dans l'impression 3D en développant des micro-optiques en verre de silice sur des fibres optiques, promettant un Internet plus rapide, des capteurs améliorés et des systèmes d'imagerie avancés, tout en évitant les dommages causés aux revêtements de fibres par les températures élevées. Crédit : David Callahan
Des chercheurs suédois ont imprimé en 3D des micro-optiques en verre de silice sur des fibres optiques, améliorant ainsi la vitesse et la connectivité d'Internet. Cette technique, plus résiliente et précise, pourrait révolutionner la télédétection, la pharmacie et la photonique.
Dans une première dans le domaine des communications, des chercheurs suédois ont réussi à imprimer en 3D des micro-optiques en verre de silice directement sur les extrémités des fibres optiques, des zones aussi minuscules que la section transversale d'un cheveu humain. Cette avancée pourrait conduire à des vitesses Internet plus rapides et à une connectivité améliorée, ainsi qu’au développement de capteurs plus petits et de systèmes d’imagerie plus compacts.
Reportage dans le journal ACS Nanodes chercheurs du KTH Royal Institute of Technology de Stockholm affirment que l'intégration de dispositifs optiques en verre de silice avec des fibres optiques permet de multiples innovations, notamment des capteurs à distance plus sensibles pour l'environnement et les soins de santé.
Les techniques d'impression dont ils parlent pourraient également s'avérer utiles dans la production de produits pharmaceutiques et chimiques.
Lee-Lun Lai présente la configuration permettant d'imprimer des microstructures de verre de silice sur une fibre optique. Crédit : Lee-Lun Lai démontre la configuration permettant d'imprimer des microstructures de verre de silice sur une fibre optique.
Avancées dans les techniques d’impression
Le professeur Kristinn Gylfason du KTH affirme que la méthode surmonte les limitations de longue date dans la structuration des pointes de fibres optiques avec du verre de silice, qui, selon lui, nécessitent souvent des traitements à haute température qui compromettent l'intégrité des revêtements de fibres sensibles à la température. Contrairement à d'autres méthodes, le processus commence avec un matériau de base qui ne contient pas de carbone. Cela signifie que des températures élevées ne sont pas nécessaires pour chasser le carbone afin de rendre la structure du verre transparente.
L'auteur principal de l'étude, Lee-Lun Lai, affirme que les chercheurs ont imprimé un capteur en verre de silice qui s'est révélé plus résistant qu'un capteur standard en plastique après plusieurs mesures.
Image microscopique d'une structure de démonstration en verre imprimé sur l'extrémité d'une fibre optique. Crédit : David Callahan
« Nous avons présenté un capteur d'indice de réfraction en verre intégré à la pointe de la fibre qui nous a permis de mesurer la concentration de solvants organiques. Cette mesure est difficile pour les capteurs à base de polymères en raison du caractère corrosif des solvants », explique Lai.
« Ces structures sont si petites qu'on pourrait en installer 1 000 à la surface d'un grain de sable, soit à peu près la taille des capteurs utilisés aujourd'hui », explique Po-Han Huang, co-auteur de l'étude.
Les chercheurs ont également démontré une technique permettant d’imprimer des nanoréseaux, des motifs ultra-petits gravés sur des surfaces à l’échelle nanométrique. Ceux-ci sont utilisés pour manipuler la lumière de manière précise et ont des applications potentielles dans la communication quantique.
Gylfason affirme que la possibilité d'imprimer en 3D des structures de verre arbitraires directement sur la pointe de la fibre ouvre de nouvelles frontières en photonique. « En comblant le fossé entre l'impression 3D et la photonique, les implications de cette recherche sont considérables, avec des applications potentielles dans les dispositifs microfluidiques, les accéléromètres MEMS et les émetteurs quantiques intégrés aux fibres », dit-il.
L’étude a été financée par les projets de recherche Suède-Taïwan 2019 et la Fondation suédoise pour la recherche stratégique.
