Создан новый тип оптоволокна

Ученые разработали первое оптоволокно с сердечником из селенида цинка — светло-желтого вещества, который может использоваться в качестве полупроводника.

Новый класс оптического волокна, которое позволяет более эффективную и свободную манипуляцию светом, открывает дверь более универсальным лазерно-радарным технологиям. Подобная технология может применяться в разработке усовершенствованных хирургических лазеров, оборонных лазеров для армии и экологических лазеров для измерения уровня загрязнения и обнаружения боевых отравляющих веществ.

Результаты исследовнаия будут опубликованы в издании Advanced Materials.

«Сообщение о том, что оптоволокно стало краеугольным камнем современного информационного века, стало почти клише», сказал профессор химии Джон Бэддинг из Пенсильванского университета штата. «Эти длинные тонкие волокна, которые всего втрое толще человеческого волоса, могут передавать более терабайта информации в секунду».

Для сравнения: 1 терабайт эквивалентен 250 DVD дискам.

Бэддинг пояснил, что технология оптических волокон всегда была ограничена использованием стеклянной сердцевины. «Атомы стекла имеют произвольную упорядоченность», сказал Бэддинг. «А у прозрачного селенида цинка, напротив, они строго упорядочены. Такой порядок позволяет перемещаться свету большей длины волны, в районе среднеинфракрасных».

В отличие от кварцевого стекла, которое используется в оптоволокне традиционно, селенид цинка является составным полупроводником.

«Мы давно знали, что селенид цинка — полезный элемент, способный управлять светом лучше кварца», сказал Бэддинг. «Задачей было поместить вещество в структуру волокна — это никогда не производилось прежде».

С помощью инновационного метода химического смещения под высоким давлением, разработанного аспирантом Джастином Спарксом, Бэддинг с коллегами ввел селенид цинка в сердцевину кварцевых волокон, сформировав тем самым новый класс оптоволокна.

Ученые обнаружили, что оптические волокна, сделанные из селенида цинка, могут принести двойную пользу. Во-первых, они заметили, что новые волокна эффективнее преобразуют цвета света. «Обычные оптические волокна не всегда позволяют передать тот цвет, что необходим», объяснил Бэддинг. «Селенид цинка обладает в этом значительно большими возможностями».

Во-вторых, как и ожидали Бэддинг с коллегами, новый класс оптоволокна обеспечивает большую универсальность не только в видимой, но и в инфракрасной части спектра. Традиционная технология в этом смысле также неэффективна.

«Эксплуатация более длинных волн инфракрасного света удивительна, поскольку она является шагом к созданию инфракрасных лазеров», пояснил ученый. «Так, сегодня в армии используется лазерно-радарная технология, которая работает в почти инфракрасном диапазоне. Устройство же, способное к работе в середине инфракрасного диапазона было бы более точным. Новые оптические волокна способны передавать волны длиной до 15 микронов».

Бэддинг пояснил также, что еще одним применением усовершенствованной технологии может стать выявление токсинов и загрязнителей.

«разные молекулы поглощают свет разной длины волны. Вода, например, поглощает свет с длиной волны 2,6 микронов», сказал Бэддинг. «Однако молекулы определенных загрязнителей или токсинов могут поглощать свет с более длиной волной».

Наконец, Бэддинг сообщил, что оптоволокно на основе селенида цинка сослужит добрую службу в хирургии, например, в лазерной коррекции зрения.

01.03.2011