Чтобы повысить эффективность прохождения сигнала через оптоволокно, применяется его специальная модификация. Исследования российских и немецких ученых показали, что при помощи коротких лазерных импульсов можно создать микрорельеф на торце световода, благодаря чему пропускание энергии инфракрасного излучения увеличивается примерно на 5% на каждом из торцов. Разработанная технология обеспечивает снижение потерь в широком спектральном диапазоне, в перспективе можно достичь 99% пропускания излучения для заданной длины волны.

Исследования поддержаны грантами Российского научного фонда (РНФ). Результаты работы опубликованы в Optical Materials Express.

Волоконные световоды сегодня используются в самых разных областях: от связи до медицины. Их можно применить везде, где необходимо передать излучение от источника к потребителю. Такое оптоволокно представляет собой относительно гибкую нить из твердого прозрачного материала. Поверхность ее стенок не выпускает свет наружу, и он проходит от одного конца световода до другого. Диаметр волокна — от единиц микрометров до единиц миллиметров, а длина может быть достаточной, чтобы обеспечивать связь даже между континентами.

Авторы новой работы заняты проблемой потери излучения на обратное отражение при вводе и выводе из оптоволокна. Для борьбы с этим эффектом ранее применяли специальные покрытия, которые используются, например, для просветления линз фототехники. Но этот подход плохо работает из-за неровности поверхности и разного коэффициента теплового расширения у волокна и покрытия. Авторы предлагают покрывать торец световода микрорельефом в виде узора из углублений микроскопических размеров. Такой подход позволяет значительно снизить потери на отражение в широком спектральном диапазоне.

«Используемые сейчас технологии нанесения микрорельефа несовершенны. Образец необходимо нагреть до пластичного состояния и отпечатать рисунок при помощи специальной пресс-формы. Нагрев и механическое воздействие могут легко повредить оптоволокно, а пресс-формы представляют собой негатив микрорельефа, потому создавать их необходимо с использованием других методов микрообработки, что увеличивает сложность и стоимость просветления. Наша технология менее «травматична» для волокна. В ней поверхность среза подвергается обработке короткими и мощными лазерными импульсами, каждый из которых выжигает аккуратный кратер. Диаметр и глубина таких кратеров составляют порядка одного микрона — в 50 раз меньше толщины человеческого волоса. Применение высокоточных технологий позиционирования образцов и автоматики позволяет создать такой рельеф по всему торцу оптоволокна», — рассказывает Михаил Тарабрин, кандидат технических наук, руководитель проекта по гранту РНФ, научный сотрудник лаборатории стабилизированных лазерных систем Научно-образовательного центра «Фотоника и ИК-техника» МГТУ имени Н.Э. Баумана.

Авторы использовали волокна на основе соединения серебра с хлором и бромом AgClBr. Этот материал обладает выдающимися характеристиками для работы в инфракрасном диапазоне, однако очень пластичен и чувствителен к свету видимого диапазона, что не позволяет использовать для его просветления традиционные методы. В ходе работы образцы волокна обрезались специальным лезвием с очень тонким и острым краем. Далее они фиксировались в приспособлении для обработки лазером.