– Optiske kabler er oppsiktsvekkende gode til å overføre signaler uten stort tap på veien, sier professor Ursula Gibson ved Institutt for fysikk ved NTNU.
Men.
– Optiske kabler er gode helt til en bølgelengde på omtrent tre mikrometer. De blir dårlige om vi kommer lengre opp enn det.
Og det er problematisk iblant.
Nå er vi nede i den infrarøde delen av bølgelengdene fordi den har minst tap i glass. Men om vi greier å utnytte enda lengre bølgelengder, kan det blant annet gi oss bedre medisinske diagnoser og mer presis miljøovervåkning av gasspartikler i lufta.
Det kan dessuten bety mer plass for mediekanaler, siden det er stor konkurranse om bølgelengdene der vanlig overføring normalt foregår nå.
Galliumantimon
Optiske glassfiberkabler er ikke laget av rent glass, men trenger en kjerne med en bit av et annet materiale for å overføre signaler. Dette er så klart ganske så komplisert å få til, og metodene har vært perfeksjonert gjennom rundt 50 år.
Ved NTNU eksperimenterer ulike forskergrupper med optiske fibre med en kjerne av en halvleder av silisium (Si) og GaSb, altså galliumantimon istedenfor små mengder med germanium som er vanlige i fibrene nå.
Noen av de siste forskningsresultatene er presentert i Nature Communications (ekstern lenke, åpner i nytt vindu). Stipendiat Seunghan Song er førsteforfatter av artikkelen i det prestisjetunge tidsskriftet.
– Vi beskriver nå en metode for å lage optiske fibre med delen av kjernen som er galliumantimon; dette kan avgi infrarødt lys. Denne etterbehandler vi med laser, sier Gibson.
Dette har de greid ved romtemperatur. Laseren påvirker egenskapene til kjernen.
Kabler og solceller
Silisium er velkjent, blant annet som materialet som er mest vanlig å bruke i solcellepaneler. Sammen med oksygen er dette det absolutt vanligste materialet i glass og glassfiberkabler også. Galliumantimon er mer uvanlig, selv om også andre har brukt det samme i optiske instrumenter. Men ikke på denne måten.
Med den nye metoden fordeles galliumantimonet på en gunstig måte fra silisiumet. Dette er en enklere metode enn andres, og billigere. Det finnes mange mulige anvendelser av denne teknologien.
– Resultatene våre er først og fremst et steg på veien for å åpne opp større deler av bølgespektret for overføring i optiske fiberkabler, sier Gibson.
Å lære om de fundamentale egenskapene ved materialene i halvledere i glassfibre gir oss muligheten for å gjøre lydkilder mer effektive ved hjelp av sjeldne ressurser som gallium.
Kilde: Nature Communications. Laser restructuring and photoluminescence of glass-clad GaSb/Si-core optical fibres. S. Song, K. Lønsethagen, F. Laurell, T. W. Hawkins, J. Ballato, M. Fokine & U. J. Gibson. Published: 17 April 2019. https://www.nature.com/articles/s41467-019-09835-1