Cette nouvelle méthode d'impression 3D pourrait rendre la fibre optique moins chère

Sep 13, 2023

Elisabeth Montalbano | 02 décembre 2019

Un nouveau procédé d'impression 3D développé par des chercheurs de l'Université de technologie de Sydney, en Australie, pourrait réduire considérablement le coût de fabrication des fibres optiques en verre. Non seulement cela conduirait à des réductions de coûts dans la fabrication des câbles à fibres optiques notoirement chers pour les réseaux de télécommunications, mais cela pourrait également conduire à de nouvelles conceptions et applications.

Le processus de fabrication actuel nécessite de faire tourner des tubes sur un tour avec des noyaux de fibres centrés avec précision, ce qui demande beaucoup de main-d'œuvre, a déclaré John Canning, qui a dirigé l'équipe de recherche.

Le nouveau processus assouplit certaines des exigences de géométrie, qui est l'une des parties les plus complexes du processus.

"Avec la fabrication additive, il n'est pas nécessaire que la géométrie de la fibre soit centrée", a déclaré Canning dans un communiqué de presse. "Cela supprime l'une des plus grandes limitations de la conception des fibres et réduit considérablement le coût de fabrication des fibres."

L'équipe a publié un article sur leur travail dans la revue Optics Letters.

Une évolution dans la fabrication

Les chercheurs ont déclaré que leur invention s'appuyait sur des recherches antérieures dans lesquelles ils fabriquaient des fibres à l'aide d'un matériau polymère à partir d'une préforme imprimée en 3D. Auparavant, il était extrêmement difficile d'utiliser de la silice dans ce type de processus d'impression en raison des températures élevées (plus de 1900 degrés Celsius) nécessaires pour imprimer le verre.

"Grâce à une nouvelle combinaison de matériaux et à l'intégration de nanoparticules, nous avons montré qu'il était possible d'imprimer en 3D une préforme en silice", a déclaré Canning dans le communiqué de presse.

Pour fabriquer du verre de silice, Canning et son équipe ont utilisé une imprimante 3D à projection à lumière directe (DLP), qui est disponible dans le commerce et généralement utilisée pour créer des objets en polymère. Pour ce type de fabrication, l'imprimeur utilise un projecteur de lumière numérique pour polymériser les monomères photo-réactifs.

Créer un objet en silice a nécessité de modifier le processus ainsi que les matériaux utilisés. Du côté des matériaux, les chercheurs ont ajouté des nanoparticules de silice dans le monomère à des quantités de 50 % ou plus en poids.

Ils ont ensuite conçu un objet cylindrique imprimé en 3D qui contenait un trou pour un noyau et a inséré le mélange de matériaux de polymère et de nanoparticules dans le trou. Cette fois, cependant, ils ont légèrement modifié la formule en ajoutant du germanosilicate aux nanoparticules de silice. Cela a créé un indice de réfraction plus élevé pour permettre l'intégration d'une gamme de dopants, ont déclaré les chercheurs.

L'étape suivante du processus a nécessité un processus de chauffage unique appelé déliantage, qui a retiré le polymère du mélange de matériaux pour ne laisser que des nanoparticules de silice liées par des forces intermoléculaires.

Enfin, en augmentant davantage la température, les chercheurs ont fusionné les nanoparticules en une structure solide pouvant être insérée dans une tour de tirage, où ils ont à nouveau chauffé et également tiré l'objet pour créer la fibre optique.

Le chemin de la commercialisation

Pour valider leur processus, les chercheurs ont fabriqué une préforme équivalente à une fibre de germanosilicate standard qui pourrait être utilisée pour créer des fibres multimodes ou monomodes, a déclaré Canning.

Ils se sont heurtés à une limite dans leur travail lorsqu'ils ont observé de fortes pertes de lumière dans les premières fibres optiques qu'ils ont imprimées, ont-ils reconnu. Cependant, Canning a déclaré avoir depuis identifié le problème et s'efforcer d'y remédier.

"Avec de nouvelles améliorations pour limiter les pertes de lumière, cette nouvelle approche pourrait potentiellement remplacer la méthode conventionnelle basée sur le tour de fabrication de fibres optiques en silice", a-t-il déclaré dans un communiqué de presse.

L'utilisation de ce processus à la place de la fabrication actuelle réduirait les coûts à tous les niveaux - non seulement en termes de coûts de fabrication et de matériaux, mais également en termes de main-d'œuvre, car cela réduit également la formation et le facteur de danger auquel les travailleurs de la production sont confrontés, a déclaré Canning.

L'équipe cherche actuellement à s'associer à une entreprise commerciale de fabrication de fibres pour améliorer et commercialiser la technologie. Les chercheurs souhaitent également accélérer la recherche et conduire de nouvelles approches de fabrication dans ce domaine.

Elizabeth Montalbano est une rédactrice indépendante qui écrit sur la technologie et la culture depuis plus de 20 ans. Elle a vécu et travaillé comme journaliste professionnelle à Phoenix, San Francisco et New York. Dans ses temps libres, elle aime surfer, voyager, écouter de la musique, faire du yoga et cuisiner. Elle réside actuellement dans un village sur la côte sud-ouest du Portugal.

Du 28 au 30 janvier : le plus grand événement sur les puces, les cartes et les systèmes en Amérique du Nord,DesignCon , revient dans la Silicon Valley pour sa 25e année ! Première conférence éducative et exposition technologique, cet événement de trois jours rassemble les esprits les plus brillants des industries des communications à haut débit et des semi-conducteurs, qui cherchent à concevoir la technologie de demain. DesignCon est votre fusée vers le futur. Prêt à embarquer ?Inscrivez-vous pour y assister !

Plus d'informations sur les formats de texte