Новые оптоволокна могут «чувствовать» окружающие их материалы

В последние годы оптоволокна активно используются для выявления изменений температуры или давления. Теперь исследователи Швейцарской Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) разработали методику, позволяющую материалу определять, контактирует он с жидкостью или твердым телом.

Добиться этого помогло генерирование звуковой волны с помощью светового луча внутри оптоволокна, сообщает sciencedaily.com. Выводы исследования, проведенного Группой изучения волоконной оптики (GFO) Люка Тевенаса, представлены в Nature Communications.

Для изготовления структуры используется стекло. Волокно, толщиной примерно с человеческий волос, передает свет, отличающийся по 4 параметрам: интенсивность, фаза, поляризация и длина волны. Они меняются при натяжении или изменении температуры. Это позволяет использовать оптоволокна в качестве термодатчиков и инструментов для выявления трещин в структурах. Но, до сегодняшнего дня, нельзя было определить, что происходит вокруг изделия, без выхода из него света.

Специалисты EPFL решили эту проблему за счет звука, генерируемых в волокне. Гиперчастотная волна обычно бьется о стенки структуры. Эхо от нее меняется, в зависимости от материала, с которым контактирует сигнал. Оно оставляет отпечаток на световом импульсе, который можно считать при его выходе из волокна. Так ученые получают возможность картировать окружение структуры. Отпечаток настолько слабый, что не нарушает распространение света в волокне. Метод может использоваться для одновременной оценки окружения и передачи информации.

В ходе опытов ученые помещали материал в воду и алкоголь, прежде чем вытащить на открытый воздух. Каждый раз система могла правильно определить изменения в окружении.

«Наша технология позволит выявлять утечки, определять плотность и соленость жидкостей, контактирующих с волокном. Для нее существует множество потенциальных применений», — сказал Тевенас.

Определять изменения в окружении позволяет простой хронологический метод.

«Каждая волна генерируется с небольшой временной задержкой. Она отражается на прибытии луча. При наличии препятствий на его пути, мы можем определить их тип и местоположение, — объяснил Тевенас. – Сейчас мы способны выявлять помехи с точностью примерно в 10 м. Но в дальнейшем она может повыситься до 1 м».

Идея об использовании звука в оптоволокне принадлежала партнерам EPFL из израильского Университета Бар-Илана. Учреждения продолжат работать в совместных проектах.