Glasvezelonderzoek kan ons betere medische apparatuur opleveren, verbeterde milieumonitoring, meer mediakanalen - en misschien betere zonnepanelen.

"Optische vezels zijn opmerkelijk goed in het verzenden van signalen zonder veel verlies bij de overdracht, ", zegt professor Ursula Gibson van de afdeling Natuurkunde van NTNU.

Maar:"Glasvezels zijn goed tot een golflengte van ongeveer 3 micron. Meer dan dat, en ze zijn niet zo goed, " ze zegt.

En dat is soms problematisch. Telecom maakt gebruik van het nabij-infrarode deel van het golfspectrum omdat het het minste energieverlies heeft bij het passeren van glas.

Maar als we nog langere golflengten zouden kunnen gebruiken, de voordelen zijn onder meer betere medische diagnoses en nauwkeurigere monitoring van de omgeving van gasdeeltjes in de lucht. Langere golflengten kunnen ook meer ruimte betekenen voor mediakanalen, aangezien de concurrentie hevig is voor de golflengten waar nu normaal gesproken vrije-ruimtetransmissie plaatsvindt.

Gallium antimonide

Optische glasvezels zijn niet gemaakt van puur glas, maar vereisen een kern met een beetje ander materiaal om signalen te verzenden.

Dit is duidelijk vrij ingewikkeld om te bereiken, en de methoden zijn de afgelopen 50 jaar geleidelijk geperfectioneerd. Bij NTNU, verschillende onderzoeksgroepen hebben geëxperimenteerd met optische vezels met een halfgeleiderkern van silicium (Si) en galliumantimonide (GaSb) in plaats van kleine hoeveelheden germaniumoxide, die nu in silicavezels wordt gebruikt. Enkele van de nieuwste onderzoeksresultaten van de onderzoekers zijn nu gepresenteerd in Natuurcommunicatie .

doctoraat kandidaat Seunghan Song is de eerste auteur van het artikel in het prestigieuze tijdschrift. Het artikel "beschrijft een methode voor het maken van optische vezels waarbij een deel van de kern dat galliumantimonide is, die infrarood licht kan uitzenden. Vervolgens wordt de vezel met een laser behandeld om het antimonide te concentreren, ' zegt Gibson.

Dit proces wordt uitgevoerd bij kamertemperatuur. De laserbewerking beïnvloedt de eigenschappen van de kern.

Kabels en zonnecellen

Silicium staat bekend als het meest gebruikte materiaal in zonnepanelen. Samen met zuurstof, silicium is ook het meest voorkomende materiaal in glas en glasvezelkabels.

Galliumantimonide is minder typisch, hoewel anderen dezelfde samenstelling ook in optische instrumenten hebben gebruikt. Maar niet op dezelfde manier.

Met de nieuwe methode het galliumantimonide wordt aanvankelijk door het silicium verdeeld. Dit is een eenvoudigere en goedkopere methode dan andere om kristallen te laten groeien, en de technologie biedt vele toepassingsmogelijkheden.

"Onze resultaten zijn in de eerste plaats een stap in de richting van het openstellen van een groter deel van het elektromagnetische golfspectrum voor transmissie van optische vezels, ' zegt Gibson.

Door meer te weten te komen over de fundamentele eigenschappen van de halfgeleidermaterialen in glasvezels, kunnen we efficiënter gebruik maken van zeldzame bronnen zoals gallium.