قام باحثون من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست ، المملكة العربية السعودية) بتسهيل إنتاج أجهزة بصرية صغيرة الحجم تعتمد على ألياف الكريستال الفوتوني (PCF) ، مما يجعل الإنتاج أسهل وأكثر دقة ، وذلك بفضل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد المتقدمة. يمكن أن يساعد هذا في النهاية في تعزيز الاتصالات الضوئية بالإضافة إلى تكنولوجيا الاستشعار والأجهزة الطبية الحيوية.

باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد عالية الدقة ، أنشأ الباحثون فاصل شعاع مستقطب قائم على PCF فوق ألياف قياسية أحادية الوضع. بطول 210 ميكرومتر ، قدم تشغيل النطاق العريض في الاتصالات البصرية C-strip. العمل ، جزء من دراسة نشرت في بصري، أثبتت أن مقاطع الدليل الموجي البصري القائمة على تصميم PCF هندسيًا غير منضم يمكن استخدامها “كوحدات بناء لتحقيق الأجهزة المعقدة المصغرة التي تنفذ عمليات فوتونية متقدمة.”¹

“تقدم الألياف البلورية الضوئية للعلماء نوعًا ما “زر الضبط“ التحكم في ميزات توجيه الضوء من خلال التصميم الهندسي ،“ تقول أندريا بيرتونسيني ، باحثة ما بعد الدكتوراه في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية ، والتي شاركت في تأليف الدراسة. “لم يستفد الناس استفادة كاملة من هذه الخصائص بسبب الصعوبات في إنتاج أنماط ثقب عشوائية بالطرق التقليدية.”

التعديل للترقية

عادة ما يتم تعديل الخصائص البصرية لـ PCF عن طريق تغيير حجم وتشكيل الأنابيب المجوفة أو ترتيبها للتصاميم الكسورية. يتم إنتاج هذه الأنماط عن طريق رسم أنماط أمامية أسطوانية بمقياس سنتيمتر واحد ، والتي تتضمن هندسة مقطع عرضي يتوافق مع “نسخة مكبرة من الهندسة النهائية للألياف شبه المليمترية المرغوبة” (انظر الشكل 1). ). وفقًا للباحثين ، فإن هذا يضع قيودًا على إنتاج شرائح PCF. أثناء عملية الرسم ، عادةً لا يتم الحفاظ على هندسة الشكل المبكر بسبب لزوجة المادة والجاذبية وتأثيرات التوتر السطحي.

وجد الفريق أن الطباعة ثلاثية الأبعاد للجولات المبكرة على مقياس بوصة تزيد بشكل كبير من حرية التصميم ، لأنها “تتجنب عملية الصياغة التي تضع الكثير من القيود والعيوب.” كما أنه يضفي مرونة ودقة في التصميم غير مسبوقين في التحكم في هندسة PCF العرضية والطولية.

في مواجهة قيود الطباعة ثلاثية الأبعاد عالية الدقة ، تمكن فريق جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية من بناء طبقة PCFs طبقة تلو الأخرى باستخدام ليزر حوّل البوليمرات الحساسة للضوء إلى مواد صلبة شفافة. بعد ذلك ، كشفت التوصيفات أن هذه التقنية يمكنها بنجاح تكرار النمط الهندسي لبعض أنواع الألياف الضوئية الدقيقة بسرعة أعلى من التصنيع التقليدي (انظر الشكل 2).

سمحت العملية الجديدة أيضًا للباحثين بدمج وحدات ضوئية متعددة معًا بسهولة أكبر. يقول بيرتونسيني إنهم أظهروا هذا النهج من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد لسلسلة من مقاطع PCF التي تقسم مكونات الاستقطاب لأشعة الضوء إلى نوى ألياف منفصلة. يضمن الاتصال النقطي الحاد بين مقسم الحزمة والألياف الضوئية التقليدية مزيجًا فعالًا من الأجهزة.

المرجعي

1 – أ. بارتونسيني و ج. ليبرالا ، بصري (2020) ؛ doi.org/10.1364/optica.397281.