Nhỏ hơn 1000 lần so với một hạt cát, công nghệ cáp quang mới nhất Tăng tốc mạng

Bước đột phá này có thể dẫn đến những đổi mới như Internet nhanh hơn và kết nối tốt hơn, cũng như các cảm biến và hệ thống hình ảnh nhỏ hơn.
Gần đây, các nhà nghiên cứu ở Thụy Điển đã tạo ra một bước đột phá công nghệ mang tính đột phá khi lần đầu tiên thành công trong việc sản xuất các thành phần quang học siêu nhỏ bằng thủy tinh silicon trên đầu sợi quang thông qua công nghệ in 3D. Bề mặt của các thành phần quang học siêu nhỏ này nhỏ bằng mặt cắt ngang của một sợi tóc người và nhỏ hơn 1,000 lần so với một hạt cát.
Các nhà nghiên cứu cho biết kỹ thuật cải tiến này hứa hẹn sẽ tăng tốc đáng kể tốc độ Internet, cải thiện chất lượng kết nối và thúc đẩy sự phát triển của các cảm biến và hệ thống hình ảnh nhỏ hơn, nhạy hơn.
Họ báo cáo trên tạp chí ACS Nano rằng việc tích hợp trực tiếp quang học thủy tinh silicon với sợi quang không chỉ có thể dẫn đến những đổi mới công nghệ trong các cảm biến từ xa để giám sát môi trường và chăm sóc sức khỏe, mà còn có thể vô cùng hữu ích trong sản xuất dược phẩm và hóa chất.
Nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ Hoàng gia KTH, do Giáo sư Kristinn Gylfason dẫn đầu, đã vượt qua những thách thức trong việc xử lý thủy tinh silica ở nhiệt độ cao trong quá trình chế tạo đầu sợi quang. Trong khi các phương pháp xử lý thủy tinh silica truyền thống có thể gây hư hỏng lớp phủ sợi quang nhạy cảm với nhiệt độ, thì kỹ thuật mới này đảm bảo độ trong suốt của cấu trúc thủy tinh mà không cần xử lý ở nhiệt độ cao, bắt đầu từ chất nền không chứa carbon.
Qua nhiều thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã in thành công một cảm biến thủy tinh silica có độ bền cao hơn các cảm biến nhựa thông thường. Lee-Lun Lai, tác giả đầu tiên của bài báo, cho biết, "Chúng tôi đã chứng minh được một cảm biến chiết suất thủy tinh tích hợp trong đầu sợi quang, có thể đo nồng độ dung môi hữu cơ. Phép đo này là một thách thức đối với các cảm biến dựa trên polyme do bản chất ăn mòn của dung môi."
Po-Han Huang, một đồng tác giả khác của nghiên cứu, lưu ý thêm, "Những cấu trúc này nhỏ đến mức bạn có thể lắp đặt 1,000 cấu trúc như vậy trên bề mặt của một hạt cát, tương đương với kích thước của các cảm biến đang được sử dụng hiện nay."
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu còn trình diễn một kỹ thuật in các nanograting có thể điều khiển chính xác ánh sáng ở cấp độ nano, mở ra khả năng mới cho truyền thông lượng tử.
Giáo sư Gylfason cho biết khả năng in 3D các cấu trúc thủy tinh tùy ý trực tiếp trên đầu sợi quang mở ra những hướng đi mới trong lĩnh vực quang tử. Ông cho biết, "Bằng cách thu hẹp khoảng cách giữa in 3D và quang tử, ý nghĩa của nghiên cứu này có tầm ảnh hưởng sâu rộng và sẽ cho thấy các ứng dụng tiềm năng trong một số lĩnh vực như thiết bị vi lưu, máy đo gia tốc MEMS và bộ phát lượng tử tích hợp sợi quang".
Bước đột phá công nghệ này không chỉ được kỳ vọng sẽ mang lại bước nhảy vọt về chất lượng trong tốc độ Internet và chất lượng kết nối mà còn mở ra hướng đi mới cho sự phát triển của công nghệ cảm biến và hệ thống hình ảnh. Với việc tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng các thành phần quang học thu nhỏ này, chúng tôi hy vọng sẽ thấy nhiều sản phẩm và giải pháp sáng tạo hơn trong tương lai.