Un nouveau procédé pour fabriquer une fibre optique spéciale qui est beaucoup plus simple, plus rapide et moins cher que la méthode conventionnelle a été développé par Cristiano Cordeiro, chercheur et professeur à l'Institut de physique de l'Université de Campinas (IFGW-Unicamp) dans l'État de São Paulo, Brésil. Cordeiro a créé l'innovation lors d'un stage de recherche à l'Université d'Adélaïde en Australie, soutenu par une bourse de la Fondation de recherche de São Paulo—FAPESP et par un partenariat avec son hôte, Heike Ebendorff-Heidepriem. Un article signé par eux et un troisième collaborateur est publié dans Rapports scientifiques .

« Le processus conventionnel nécessite des machines très grandes et coûteuses et prend près d'une semaine. Notre processus peut être complété par un équipement monté sur banc qui est au moins 100 fois moins cher et prend moins d'une heure de la matière première au produit final. Cela permettra beaucoup plus chercheurs et laboratoires à produire leur propre fibre optique, " a dit Cordeiro.

Le procédé ressemble à peu près à la méthode d'extrusion utilisée pour produire des pâtes :une pression est exercée sur un matériau ductile de manière à le forcer à travers une filière, produire des fibres avec la structure interne appropriée. "Bien sûr, tout cela est fait avec beaucoup plus de rigueur et de précision, " dit Cordeiro.

Des centaines de millions de kilomètres de fibre optique sont installés dans le monde, et la quantité de données qu'ils transportent double environ tous les deux ans. Ils sont utilisés non seulement dans les télécommunications mais aussi pour la télédétection pour surveiller la température, Stress mécanique, pression hydrostatique, ou écoulement de fluide, parmi de nombreux autres paramètres.

Grâce à leur résistance et leur finesse, ils sont efficaces dans les environnements hostiles et les endroits difficilement accessibles.

Ces caractéristiques aident à expliquer l'importance des procédés de fabrication innovants. « Le procédé conventionnel comporte plusieurs étapes et nécessite des équipements très complexes, comme une tour de fibrage, " dit Cordeiro. " D'abord une préforme est produite, une version géante de la fibre d'un diamètre compris entre 2 cm et 10 cm. Cette structure est chauffée et tirée de manière très contrôlée par la tour. La masse est conservée et le diamètre diminue à mesure que la longueur augmente. Notre méthode simplifie le processus à un coût considérablement réduit. L'appareil que nous avons conçu effectue un seul processus continu commençant par des pastilles de polymère et se terminant par la fibre finie."

La procédure peut être utilisée pour fabriquer non seulement des fibres entièrement solides, dans laquelle la lumière est transmise via un coeur à indice de réfraction plus élevé mais également une fibre microstructurée contenant un réseau de trous longitudinaux, qui améliore le contrôle des propriétés optiques et apporte une augmentation de la fonctionnalité, y compris la possibilité de guider la lumière avec une faible perte d'énergie dans un canal d'air. Pour créer les microstructures, les chercheurs ont utilisé des matrices en titane avec des conceptions appropriées.

"Pour simplifier la fabrication de fibre optique spéciale, nous avons déployé des équipements et des techniques de plus en plus abordables et accessibles grâce à la vulgarisation de l'impression 3D, " Cordeiro a déclaré. " La seule machine requise est une extrudeuse horizontale compacte similaire à l'appareil utilisé pour produire du filament pour les imprimantes 3D. C'est à peu près la taille d'un four à micro-ondes et est beaucoup moins cher qu'une tour de tirage. La filière en titane avec des pièces pleines et des trous est couplée à la sortie de l'extrudeuse."

En raison de la structure interne complexe de la fibre, les chercheurs ont produit les matrices par fabrication additive à l'aide d'imprimantes 3D appropriées. Des entreprises spécialisées peuvent fournir des services de fabrication additive, ainsi, le seul équipement nécessaire pour produire la fibre est l'extrudeuse horizontale.