Ứng dụng công nghệ in 3D trong quy trình sản xuất cáp quang

Công nghệ in 3D giờ đây đã được áp dụng vào việc sản xuất cáp quang sợi thủy tinh. Về cơ bản, ta khó có thể hình dung được quy trình sản xuất sợi thủy tinh, một loại vật liệu siêu nhỏ và phức tạp về mặt hóa học và quang học. Những tóm tắt sau sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về quy trình sản xuất cáp quang hiện tại. Quy trình bao gồm hai bước: Tạo khuôn phối và kéo sợi.

Quy trình tạo khuôn phôi: Đầu tiên, ống thủy tinh rỗng sẽ được nhấn chìm trong bể chứa silicon dioxide để loại bỏ hoàn toàn các chất cặn bã và sau đó sẽ được mang đi đun nóng. Sau quá trình đó, ống thủy tinh sẽ trở nên rắn chắc hơn; ống thủy tinh này chính là lõi của sợi cáp quang.

Quy trình kéo sợi: Ở quy trình này, người ta đặt ống phôi vừa hoàn thành vào một hệ thống kéo sợi dựng đứng như trong biểu đồ ở hình trên. Ống phôi được nung nóng chảy tại mức nhiệt 2,000 độ C, sau đó máy sẽ kéo sợi, đo đạc kĩ càng, bọc và cuộn các sợi vào các ống hình trụ.

Một sợi quang đơn chức năng có đường kính lõi là 10 micromet và đường kính lớp phản xạ ánh sáng là 100 micromet. Trong khi đó, một sợi quang đa chức năng có đường kính lõi 50 micromet và đường kính lớp phản xạ ánh sáng là 125 micromet.
In 3D đơn giản hóa quy trình tạo phôi
Công nghệ hiện tại chỉ có thể hợp nhất các thành phần silicon dioxide, nhưng MMAM cho phép các nhà nghiên cứu thay đổi các thành phần trong suốt quá trình tạo phôi, can thiệp trực tiếp vào đặc tính của sợi quang.
Jayanta Sahu, giáo sư nghiên cứu tại Trung tâm nghiên cứu quang điện tử phát biểu với báo giới: “Chúng tôi sẽ thiết kế, chế tạo và đưa vào sử dụng Máy in 3D đa vật liệu (MMAM) để tạo phôi sợi cáp quang (gồm cả hai loại sợi thông thường và sợi vi kết cấu) bằng silica và các loại vật liệu có thành phần chính là thủy tinh khác. Công nghệ của chúng tôi có thể sản xuất các khuôn phôi phức tạp với thời gian ngắn hơn và phương thức đơn giản hơn. Thậm chí, máy in 3D đa vật liệu còn có thể làm được những “điều không tưởng.”
Các nhà sản xuất cáp quang chắc chắn sẽ hài lòng với khả năng tạo khuôn phôi với nội cấu trúc phức tạp, nhất là khi ngành công nghiệp này đang hướng tới công nghệ sản xuất sợi tinh thể quang tử.
Giáo sư Jayanta đã có buổi nói chuyện với Martin Rowe của tờ EE Times về sợi tinh thể quang tử. “Với cấu trúc nhiều lỗ trống chứa đầy các không khí, ánh sáng truyền qua sợi tinh thế quang tử nhiều hơn so với sợi quang hiện thời. Tốc độ truyền cũng sẽ nhanh hơn so với cáp quang SMF 28 vì vận tốc ánh sáng truyền trong không khí nhanh hơn so với trong thủy tinh silica, loại vật liệu tạo nên cáp quang SMF 28.”
Tương lai của công nghệ in 3D trong sản xuất sợi tinh thể quang tử
Khi được hỏi về những kế hoạch tương lai đối với MMAM, giáo sư Jayanta nói:” Những đặc trưng cơ bản về độ suy giảm quang phổ, độ phân tán, khả năng chịu lực và biên dạng pha tạp sẽ được nghiên cứu để thiết lập nên công nghệ này. Sau đó chúng tôi sẽ áp dụng thử nghiệm sợi tinh thể quang thử vào thực tế.”

Trong thông cáo báo chí của trường Southampton, giáo sư Sahu viết: “Chúng tôi hy vọng sẽ mở ra một con đường mới trong sản xuất cáp quang ứng dụng dành cho nhiều mảng khác nhau bao gồm viễn thông, cảm biến, sợi siêu vật liệu và laser năng lượng cao. Chúng tôi rất vui mừng khi tiên phong triển khai dự án này.”
T