رفتن به نوشته‌ها

فیبر شیشه ای نوری با استفاده از چاپ سه بعدی بهینه شده است


از طریق ما با همه چیزهایی که در دنیای شگفت انگیز AM اتفاق می افتد به روز باشید لینکدین انجمن.

یک تیم بین رشته ای از محققان کره، استرالیا، بریتانیای کبیر و آلمان – با مشارکت موسسه فناوری فوتونیک لایب نیتس (Leibniz IPHT) – توانستند برای اولین بار یک فیبر شیشه ای نوری را به گونه ای بهینه کنند که نور با طول موج های مختلف را می توان بسیار دقیق متمرکز کرد. این سطح از دقت با نانوچاپ سه بعدی یک لنز نوری به دست آمد که در انتهای فیبر اعمال شد. این امر امکانات جدیدی را برای کاربرد در میکروسکوپ و آندوسکوپی و همچنین در لیزر درمانی و فناوری حسگر باز می کند.

لنزهای انتهای فیبرهای نوری که در حال حاضر در آندوسکوپی برای تشخیص پزشکی استفاده می‌شوند، دارای معایب انحراف رنگی هستند. این خطای تصویربرداری اپتیک (ناشی از این واقعیت است که نور با طول‌موج‌های مختلف، یعنی رنگ‌های طیفی مختلف، به‌طور متفاوتی شکل می‌گیرد و شکست می‌خورد) منجر به تغییر نقطه کانونی و در نتیجه تاری در تصویربرداری در طیف وسیعی از طول‌موج‌ها می‌شود. لنزهای آکروماتیک که می توانند این انحرافات نوری را به حداقل برسانند، راه حلی برای این موضوع ارائه می دهند.

چنین لنز آکروماتیک، به اصطلاح متا لنز، که به انتهای فیبر نوری متصل است و امکان فوکوس و تصویربرداری از جزئیات دقیق را با تصویربرداری عمق میدان فراهم می کند، اکنون برای اولین بار توسط تیم بین المللی برای شکل‌دهی ایده‌آل نور و فوکوس آکروماتیک، ما یک لنز بسیار نازک مبتنی بر پلیمر را کشف کردیم که از طراحی پیچیده‌ای از ساختارهای هندسی به شکل نانوستون تشکیل شده است. این ساختار مستقیماً بر روی نوک یک ساختار برج توخالی چاپ شده سه بعدی در یکی از وجوه انتهایی یک فیبر نوری تجاری چاپ شد. پروفسور دکتر مارکوس اشمیت، رئیس بخش فوتونیک فیبر در لایب‌نیتس توضیح داد: به این ترتیب، فیبرهای نوری می‌توانند به گونه‌ای عمل‌کرده شوند که بتوان نور را به‌طور مؤثری روی یک نقطه کانونی متمرکز کرد و تصاویری با وضوح بالا تولید کرد. IPHT.

فیبر شیشه ای نوری با استفاده از چاپ سه بعدی بهینه شده است.  با چاپ سه بعدی نانو یک لنز نوری به دست آمد که در انتهای فیبر اعمال شد. لنز متا دارای قطر عدسی 100 میکرومتر و دیافراگم عددی (NA) 0.2 است که در مقایسه با لنزهای آکروماتیکی که قبلاً در انتهای فیبرهای انتهایی استفاده می‌شدند بسیار بالاتر است و بنابراین وضوح بهتری به دست می‌آورد. لنز اجازه می دهد تا انحرافات نوری تصحیح شود و نور در پهنای باند طیفی 400 نانومتر در محدوده مادون قرمز، بسیار دقیق متمرکز شود. این نکته قابل توجه است که تک تک نانو ستون ها دارای ارتفاع های متفاوتی از 8.5 تا 13.5 میکرومتر هستند. پروفسور دکتر مارکوس اشمیت گفت: این اجازه می دهد تا طول موج های مختلف نور روی یک نقطه کانونی متمرکز شود.

در مطالعات تجربی، محققان توانستند کارایی لنز و فوکوس فیبر نوری توسعه‌یافته را با استفاده از تصویربرداری اسکن کانفوکال مبتنی بر فیبر به عنوان مثال نشان دهند: با استفاده از فیبر با متااپتیک آکروماتیک، تیم به کیفیت تصویر قانع‌کننده‌ای با جذب تصویر بالا دست یافت. کارایی و کنتراست تصویر بالا در طول موج های مختلف. موقعیت های فوکوس حتی در طول موج های مختلف تقریبا ثابت می ماند.

از آنجایی که لنز متا نانوساختار توسعه‌یافته بسیار کوچک و مسطح است، طراحی فیبر نوری با اپتیک‌های آکروماتیک در بالا، پتانسیل پیشرفت بیشتر سیستم‌های تصویربرداری آندوسکوپی کوچک و انعطاف‌پذیر مبتنی بر فناوری فیبر و امکان انجام معاینات با حداقل تهاجم ملایم‌تر را ارائه می‌دهد. پروفسور دکتر مارکوس اشمیت هنگام توضیح یک سناریوی کاربردی احتمالی گفت. علاوه بر این حوزه اصلی کاربرد، محققان حوزه‌های کاربردی بیشتری را در زمینه درمان و جراحی به کمک لیزر، ارتباطات فیبر نوری و فناوری حسگر فیبر مشاهده می‌کنند.

لنز متا در انتهای فیبر نوری حاصل همکاری مشترک و بین‌المللی بین محققان دانشگاه موناش در ملبورن استرالیا، دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان، دانشگاه مونیخ آلمان، دانشگاه علم و صنعت پوهانگ، کره، دانشگاه است. در ینا، آلمان، مرکز تحقیقات همگرایی POSCO-POSTECH-RIST برای اپتیک مسطح و متافوتونیک در پوهانگ، کره، امپریال کالج لندن، UUK، و لایبنیتز IPHT.

محققان خود را منتشر کردند نتایج در مجله Nature Communications.



منبع

منتشر شده در اخبار پرینتر و چاپ سه بعدی