(a) Versión en color del mapa de dosis de iones, consta de 255 niveles de altura diferentes, para diseñar la estructura 3D impresa. (b) Molde de silicona molido utilizado para hacer la estructura. (c) Vista inclinada de una fibra óptica con una estructura 3D impresa. (d) Imagen de primer plano de la estructura 3D impresa. Crédito:Calafiore, Koshelev, et al. © 2016 IOP Publishing
(Phys.org) —Los científicos han desarrollado un método para imprimir estructuras tridimensionales diminutas pero complejas en la punta de una fibra óptica, cuyo diámetro de 125 µm es aproximadamente el grosor de un cabello humano. Las estructuras ópticas tridimensionales pueden manipular las propiedades de la luz, como su fase y frente de onda, que permite una variedad de aplicaciones ópticas integradas, incluido el mecanizado láser, laboratorio en fibra, y sensores biomédicos. Una de las mayores ventajas del nuevo método de nanoimpresión es que es mucho menos costoso que los métodos de fabricación anteriores. abriendo las puertas a un uso más generalizado.
Los investigadores, Giuseppe Calafiore, Alexander Koshelev, y coautores de aBeam Technologies Inc., la Universidad de California en Berkeley, y la Fundición Molecular en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, han publicado un artículo sobre el nuevo método de nanoimpresión en un número reciente de Nanotecnología .
"El desarrollo de esta nueva tecnología ofrece muchas ventajas en términos de reproducibilidad, flexibilidad en el diseño de estructuras ópticas, así como el costo, "dijo la coautora Keiko Munechika de aBeam Technologies Phys.org . "Es más, esta tecnología permite la fabricación de estructuras ópticas complejas compuestas de material que tiene un índice de refracción alto directamente sobre una fibra. Esto abre una gama completamente nueva de sondas y dispositivos de fibra, incluyendo pinzas ópticas y otras aplicaciones de inmersión donde otros tipos de lentes de fibra no funcionan ".
Aunque hay muchas formas de integrar componentes ópticos con fibras ópticas, el cuello de botella de esta integración es la nanofabricación de componentes ópticos 3-D directamente en los extremos de las fibras. El desafío es principalmente la pequeña superficie, ya que la mayoría de las técnicas de fabricación están diseñadas para escalas más grandes. En la actualidad, La fabricación de componentes ópticos en una fibra implica técnicas costosas y que requieren mucho tiempo, como la litografía por haz de electrones o el fresado focalizado por haz de iones. lo que ha limitado el desarrollo y uso generalizado de dispositivos ópticos integrados en una fibra.
El nuevo método desarrollado aquí utiliza litografía de nanoimpresión ultravioleta para imprimir patrones complejos en 3-D en el extremo de una fibra óptica. Demostrar, los investigadores fabricaron un divisor de haz tridimensional enrevesado que divide la luz en cuatro haces de igual intensidad al salir de la fibra. La fabricación del divisor de haz requiere fresar 255 niveles de altura diferentes en una placa de 5 x 5 µm. 2 estructura, demostrando la alta resolución y precisión de la técnica litográfica.
Hasta donde saben los investigadores, esta es la precisión litográfica más alta lograda hasta la fecha para imprimir características complejas en 3D en el extremo de una fibra óptica. El proceso se puede utilizar para imprimir muchos otros tipos de componentes 3-D que manipulan la luz de diversas formas, y hacerlo a un alto rendimiento y a bajo costo.
"Hay muchas aplicaciones potenciales, que van desde los sensores biológicos, y trampa óptica para telecomunicaciones, ", Dijo Munechika." Hay algunas aplicaciones convencionales, en el que voluminoso, En su lugar, se pueden integrar ópticas caras y difíciles de alinear en una fibra. Un ejemplo de ello es una máscara de fase de vórtice que produce haces que transportan un momento angular. Se utiliza en microscopía y telecomunicaciones STED (agotamiento de emisiones estimuladas). Integrarlo en una fibra simplemente hace que sea mucho más fácil de usar y reduce el costo al mismo tiempo. También hay aplicaciones más elaboradas que abren nuevas oportunidades, en lugar de simplemente mejorar los dispositivos existentes. Los ejemplos incluyen sondas ópticas de campo cercano eficientes, lentes de fibra para atrapamiento óptico, y diferentes tipos de sensores químicos ".
En el futuro, los investigadores planean desarrollar tecnología para ampliar la fabricación y trabajar para comercializar las sondas de fibra. Puede encontrar más información en www.fiberphotonics.com.
© 2016 Phys.org
