硅芯赋予光纤分子视图

时间:2017-04-14 06:16:08166网络整理admin

作者:Colin Barras医疗传感器可以通过采用硅芯而不是玻璃芯的新型光纤得到推动玻璃光纤正在替代数据通信中的铜线,因为它提供了一种远距离发送信息的方式,信号损失非常小光纤通常携带波长约为1.55微米的近红外光,其频率最小,损失最小但是使用更长波长的光有利用于医疗应用的光传感器将更有用地在中红外区域中操作,波长约为3微米这是因为许多生命的基石和许多重要的药物在中红外区域强烈吸收光通过适当的中红外光源,可以监测各种精细生物过程中涉及的分子使用光纤将光照射到感兴趣的医疗场所的内窥镜等医疗设备如果可以使用中红外光则会受益但是标准光纤不适合,因为在运输过程中会损失太多的光南卡罗来纳州克莱姆森大学的材料科学家John Ballato表示,采用硅而不是玻璃芯的光纤在传输中红外光方面会更好 “硅具有良好的透明度,波长为6微米,”他说,而玻璃却没有 Ballato表示,由于称为拉曼效应的现象,在医疗传感器中使用硅还有另一个优势拉曼效应通过将光与材料中的自然振动耦合,将光从一种颜色转换为另一种颜色,而硅在这方面要比玻璃好得多这意味着硅光纤可用于将可见光“转换”为中红外光以供医疗使用巴拉托说,这很有用,因为没有真正好的中红外光源到目前为止,生产硅光纤一直很困难,但克莱姆森的研究团队现在已经证明,用于将玻璃拉成长光纤束的标准“热和拉伸”方法可以生产硅光纤研究人员从一块4厘米长的硅棒开始制造新纤维,这根硅棒的直径为3毫米,由合成晶体切割而成然后,他们将它包裹在一系列三个同心玻璃管中,制成直径约5厘米的圆柱体他们将气瓶加热到1950°C,然后以2.7米/分钟的速度将其拉成纤维在该温度下,硅芯熔化,但玻璃 - 在约1925℃开始软化 - 仍然很坚固并使硅保持在适当位置复合材料在拉伸时非常快速地冷却,并形成具有硅芯的薄的柔性纤维但巴拉托的纤维绝不是完美的他的团队测试了硅光纤传输波长为2.9微米的中红外光的能力他们发现损耗仍然很高 - 每米约4.3分贝 - 与传输中红外光的标准光纤相当 Ballato认为这是因为光线散射在冷却过程中形成的光纤中的微小裂缝中,因为硅芯和玻璃外壳具有不同的热性能 “将这些不同的材料混合在一起是不正常的,”他说但他预计,随着研究人员磨练硅光纤生产技术,损失将会减少关键在于玻璃包层的热性能与硅芯更相似,在冷却过程中会形成更少的微裂纹期刊参考:Optics Express(DOI: