光纤挤压装置示意图。来源:《科学报告》
巴西圣保罗州坎皮纳斯大学物理研究所(IFGW-Unicamp)的研究员兼教授克里斯蒂亚诺·科迪罗(Cristiano Cordeiro) 开发了一种比传统方法更简单,更快,更便宜的新型特种光纤生产工艺。在圣保罗研究基金会FAPESP奖学金资助下,以及与Heike Ebendorff-Heidepriem的合作关系,Cordeiro在澳大利亚阿德莱德大学(University of Adelaide)的研究实习期间发明了这项创新,并在《科学报告》上发表了相关论文。 Cordeiro 说:“传统工艺需要非常大且昂贵的机器,耗时将近一周。我们的工艺可以用台式设备完成,成本至少便宜100倍,并且从原料到最终产品只需不到一个小时。这将使更多的研究人员和实验室能够生产他们自己的光纤。”这一过程大致类似于生产意大利面所使用的挤压方法:通过在韧性材料上施加压力,迫使其通过模具,从而生产出具有特定内部结构的光纤。当然,这一切都要更加严格和精确。 全世界安装了数亿公里的光纤,它们传输的数据量大约每两年就翻一番。光纤不仅用于通信,还用于遥感监测温度、机械应力、静水压力或流体流动,以及其他许多参数。由于质量轻,强度大,它们在恶劣的环境和难以接近的地点都能发挥作用。 这些特性说明创新光纤制造工艺的重要性。Cordeiro说:“传统工艺包括几个阶段,需要高度复杂的设备,比如光纤拉丝塔。首先生产出预制棒,这是直径在2厘米到10厘米之间的巨型光纤。然后将其在拉丝塔中加热并进行拉伸。由于质量守恒,预制棒直径随长度的增加而减小。而我们提出的方法则简化了该过程,大大降低了成本。我们设计的设备可以执行一个连续的过程,从聚合物颗粒开始,到成品光纤结束。” 该工艺不仅可以用于生产全固态光纤(其中光通过具有较高折射率的纤芯传输),而且可以用于生产包含纵向孔阵列的微结构光纤,从而增强了光学性能控制并增加了其他功能,比如,光可以在空气通道中传输,从而具有较低能量损耗。为了制造出微结构,研究人员使用了具有适当设计的钛模具。 Cordeiro说:“为了简化特殊光纤的制造,我们采用的设备和技术会随着3D打印的普及而变得越来越便宜和易于使用。其中,唯一需要的机器是一个紧凑的卧式挤压机,类似于为3D打印机生产灯丝的设备。它的尺寸大约是微波炉大小,比一个拉线塔便宜得多。具有实心零件和孔的钛模具与挤压机出口相耦合。”这种模具是通过3D打印增材制造生产的,由于一些公司专门提供增材制造服务,所以生产光纤所需的唯一设备就是卧式挤压机。 |
联系我们|本论坛只支持PC端注册|手机版|小黑屋|吾爱光设 ( 粤ICP备15067533号 )
GMT+8, 2024-10-11 14:09 , Processed in 0.109375 second(s), 17 queries .
Powered by Discuz! X3.5
© 2001-2024 Discuz! Team.