Ученые из ПНИПУ нашли способ избежать потери сигнала при использовании оптоволокна

В области связи, навигации, медицины, добычи и переработки нефти и газа, а также в космических технологиях оптоволокно применяется для передачи больших объемов информации на дальние расстояния. Качество передаваемого сигнала зависит от наконечника, который выравнивает и соединяет кварцевые волокна между собой.

Фото: Wikimedia Commons by Adamantios, CC BY-SA 3.0

Важно, чтобы оптоволокно было надежно закреплено в наконечнике, чтобы избежать потери сигнала и информации. Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета разработали эффективный способ закрепления оптоволокна в нужной позиции с использованием гидрогеля из плавленого кварца и щелочи. Эта технология обеспечивает надежное соединение волокон и повышенную передачу светового сигнала.

Результаты исследования были опубликованы в журнале GLASS AND CERAMICS в рамках программы стратегического академического лидерства "Приоритет 2030". Оптический соединитель представляет собой устройство, в котором закреплено оптоволокно. Он обеспечивает быстрое соединение и разъединение волокон между собой и другими устройствами. Качество соединения зависит от метода сцепления наконечника с оптическим волокном. Важно избегать зазоров между ними, чтобы предотвратить потерю сигнала и ошибки в передаче данных.

Чаще всего наконечники соединителей изготавливают из плавленого кварца из-за его высокой химической и механической стойкости. Кремнезем используется при работе с оптоволокном при высоких температурах до 300 °C, так как использование полимерных клеев при таких условиях невозможно. Бывает возможно соединять кварцевые детали с помощью лазерной сварки, но это затруднительно при массовом производстве и не гарантирует надежного соединения по всей окружности контакта.

Поэтому на данный момент исследуются различные методы соединения оптического волокна и наконечника с применением химических составов, устойчивых к высоким температурам. Ученые из Пермского Политеха разработали уникальную технологию гидрогеля, который крепко закрепляет оптическое волокно внутри наконечника.

Оптический соединитель и оптоволокно изготавливаются из плавленого кремнезема (кварца). При взаимодействии с гидроксидом натрия (щелочью) он образует полисиликат натрия — материал, склонный к образованию геля и обладающий связующими свойствами. При нагревании материал расширяется и закрепляет оптическое волокно в необходимом положении. Благодаря взаимодействию щелочи с поверхностями деталей ученые получили фиксирующий гидрогель.

Для проверки метода в действии исследователи Политеха наносили 0,1 М раствор гидроксида натрия на соединитель с вставленным оптическим волокном. После заполнения зазоров между деталями изделие выдерживали в термостате при 90°C в течение одного дня, а затем обрабатывали при 250°C в течение 15 минут. Это привело к образованию непрерывной пористой структуры, которая надежно удерживала оптическое волокно в наконечнике.

Разработанный учеными Пермского Политеха гидрогель успешно закрепляет оптоволокно в наконечнике в нужной позиции. Этот метод обеспечивает надежное соединение и исключает потерю сигнала при использовании оптоволокна в различных областях промышленности.