可以使用 KAUST 開發(fā)的增材制造工藝以前所未有的簡便和精確度制造能夠使用光子進(jìn)行高速信息處理的小型光學(xué)設(shè)備。光纖通常是通過從熔融石英玻璃中拉出細(xì)絲到微米級(jí)尺寸來生產(chǎn)的。通過在這些光纖中注入長而窄的中空通道，引入了一種稱為“光子晶體光纖”的新型光學(xué)器件。這些光子晶體光纖中氣孔的周期性排列就像近乎完美的鏡子，允許光在其中心纖芯中捕獲和長距離傳播。

“光子晶體光纖使您可以將光限制在非常狹窄的空間中，從而增加光學(xué)相互作用，”與 Carlo Liberale 合作的博士后 Andrea Bertoncini 解釋說。“這使光纖能夠大幅減少實(shí)現(xiàn)特定光學(xué)功能所需的傳播距離，如偏振控制或波長分裂。”

研究人員用來調(diào)整光子晶體光纖光學(xué)特性的一種方法是改變它們的橫截面幾何形狀——改變空心管的尺寸和形狀，或?qū)⑺鼈兣帕谐煞中卧O(shè)計(jì)。通常，這些圖案是通過在最終光纖的放大版本上執(zhí)行拉伸過程而制成的。然而，由于重力和表面張力等力的影響，并非所有幾何形狀都可以使用這種方法。

為了克服這些限制，該小組轉(zhuǎn)向了高精度的 3D (3-D) 打印技術(shù)。該團(tuán)隊(duì)使用激光將光敏聚合物轉(zhuǎn)化為透明固體，逐層構(gòu)建光子晶體纖維。表征表明，該技術(shù)可以以比傳統(tǒng)制造更快的速度成功復(fù)制幾種類型的微結(jié)構(gòu)光纖的幾何圖案。

Bertoncini 解釋說，新工藝還可以輕松地將多個(gè)光子單元組合在一起。他們通過 3D 打印一系列光子晶體光纖段來演示這種方法，這些光纖段將光束的偏振分量分成分離的光纖芯。分束器和傳統(tǒng)光纖之間的定制錐形連接確保了有效的設(shè)備集成。

“光子晶體光纖為科學(xué)家提供了一種‘調(diào)節(jié)旋鈕’，可以通過幾何設(shè)計(jì)來控制光導(dǎo)特性，”Bertoncini 說。“然而，人們并沒有充分利用這些特性，因?yàn)槭褂脗鹘y(tǒng)方法難以產(chǎn)生任意孔圖案。令人驚訝的是，現(xiàn)在，使用我們的方法，您可以制造它們。您設(shè)計(jì) 3-D 模型，然后打印它，就是這樣。”

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