Optische vezels maken het internet mogelijk, en ze zijn praktisch overal:ondergronds en onder de oceanen. Vezels kunnen meer dan alleen informatie vervoeren:het zijn ook fantastische sensoren. Haardunne optische vezels ondersteunen metingen over honderden km, kan worden ingebed in bijna elke structuur, werken in gevaarlijke omgevingen en zijn bestand tegen elektromagnetische interferentie.

Onlangs maakte een grote doorbraak in optische vezelsensoren het in kaart brengen van vloeistoffen buiten de grens van de glasvezel mogelijk, ook al bereikt geleid licht in de vezel daar nooit rechtstreeks. Dergelijke schijnbaar paradoxale metingen zijn gebaseerd op het natuurkundige principe van de optomechanica. De voortplanting van licht, op zich, is voldoende om ultrasone golven in de optische vezel te induceren. Deze ultrasone golven, beurtelings, kan de omgeving van de vezel aftasten, vergelijkbaar met ultrasone beeldvorming die gebruikelijk is in de medische diagnostiek. De analyse van vloeistoffen buiten km vezel werd onafhankelijk gerapporteerd door onderzoekers van de Bar-Ilan University, Israël en EPFL, Zwitserland.

De tot nu toe verkregen resultaten hebben allemaal geleden, echter, van één groot nadeel:de beschermende polymeercoating van de dunne glasvezel moest eerst worden verwijderd. Zonder een dergelijke beschermende coating, of "jas" zoals het vaak wordt genoemd, kale vezels met een diameter van 125 micrometer maken weinig kans. Men kan niet denken aan de toepassing van kilometerslange, onbeschermde optische vezels buiten het onderzoekslaboratorium. Helaas, de standaard coating van vezels is gemaakt met een binnenlaag van acrylpolymeer die extreem meegaand is. De laag absorbeert volledig ultrasone golven die uit de optische vezel komen, en zorgt ervoor dat ze geen media bereiken die worden getest. De aanwezigheid van coating vormt nog een barrière die het sensorconcept moet overwinnen.

De oplossing voor deze uitdaging komt in de vorm van een andere, geschikte bekleding. In de handel verkrijgbare vezels kunnen ook worden beschermd door een mantel van polyimide. Het specifieke materiaal werd oorspronkelijk voorgesteld om de vezel te beschermen bij hoge temperaturen. Echter, recente studies bij Bar-Ilan en EPFL hebben aangetoond dat de polyimidecoating ook zorgt voor overdracht van ultrageluid. De gevolgen zijn aanzienlijk:onderzoekers van Bar-Ilan University rapporteren in een nieuw artikel gepubliceerd in het tijdschrift Technische Natuurkunde Brieven - Fotonica dat ze nu in staat zijn om opto-mechanische detectie en analyse uit te voeren van media die buiten beschermde vezels liggen, die in de juiste scenario's kunnen worden ingezet.

"Polyimidecoating laat ons genieten van het beste van twee werelden, " zegt prof. Avi Zadok van de faculteit Ingenieurswetenschappen, Bar-Ilan Universiteit. "Het geeft de vezel een mate van bescherming, naast mechanische connectiviteit met de buitenwereld." Zadok en onderzoeksstudenten Hilel Hagai Diamandi, Yosef London en Gil Bashan voerden een grondige analyse uit van licht-geluid interacties in gecoate vezels. De gezamenlijke structuur ondersteunt een groot aantal elastische modi, die een complexe koppelingsdynamiek vertonen. "Onze analyse toont aan dat het opto-mechanische gedrag veel complexer is dan dat van een blote vezel, " zegt Zadok. "De resultaten zijn sterk afhankelijk van submicron toleranties in de dikte en geometrie van de coatinglaag. Een goede vorm van kalibreren is verplicht."

Ondanks deze extra moeilijkheid, het in kaart brengen van vloeistoffen buiten gecoate vezels is experimenteel aangetoond. De groep heeft meer dan 1,6 km aan met polyimide gecoate vezels gedetecteerd, die voor het grootste deel van zijn lengte in water was ondergedompeld. Een 200 meter lang stuk, echter, werd in plaats daarvan in ethanol bewaard. De metingen maken onderscheid tussen de twee vloeistoffen, en lokaliseer het gedeelte dat in ethanol is geplaatst op de juiste manier. De resultaten vormen een belangrijke mijlpaal voor dit opkomende sensorconcept. "Een mogelijke toepassing, " zegt prof. Zadok, "is het monitoren van irrigatie. De aanwezigheid van water verandert de eigenschappen van de coating. Ons meetprotocol is in staat om dergelijke veranderingen te identificeren." Er wordt voortdurend gewerkt aan het verbeteren van het assortiment, resolutie en precisie van de metingen.