Обзор некоторых методов синтеза оптических волноводов с использованием нанотехнологий для информационных, сенсорных и вычислительных систем

Орлов С.Г.; Поллер А.Б.; Трушенко Д.Е.

УДК 681.7.068

С.Г. Орлов, А.Б. Поллер, Д.Е. Трушенко ИЛФ СО РАН, СИБГУТИ, Новосибирск

ОБЗОР НЕКОТОРЫХ МЕТОДОВ СИНТЕЗА ОПТИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАНОТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ, СЕНСОРНЫХ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Оптические волоконные волноводы широко используются в информационных системах для передачи информации, волоконные и планарные волноводы используются также в интегральной оптике, в сенсорных и вычислительных системах. Известны сенсорные волоконные световоды чувствительные к различным физическим и химическим воздействиям [1, 2]. Исследуются волоконные и планарные волноводы с добавками люминофоров и микроотражателей для преобразования спектральных, временных и энергетических характеристик оптических сигналов [3, 4]. Использование методов нанотехнологий позволяет получать оптические волноводы с принципиально новыми свойствами, позволяющими создавать микроминиатюрные устройства. Так специалистами университета Беркли [5] разработаны методы химического синтеза планарных волноводов из оксида олова, которые проводят, как свет так и электроны. Длина таких планарных волноводов - нанолент составляет 1 мм, ширина 300-400 нанометров, а толщина десятки нанометров. Они показали, что с помощью капельки жидкости с люминофором, размещенной в углублении на наноленте можно изменять спектр оптического сигнала, проходящего по волноводу.

Любопытный метод синтеза оптических волноводов был получен с помощью живой природы [5]. Берётся паучья нить длиной в сантиметр и обмакивается в раствор ортосиликата тетраэтила. Затем, когда раствор высыхает, его обжигают при температуре 4200С. Паучья нить выгорает, а образовавшаяся трубка сжимается в целых пять раз. В результате возникает полая трубка толщиной всего в один микрометр. Для уменьшения диаметра волновода подыскали паучка Stegodyphus рашйсш, плетущего волокна толщиной всего десять нанометров. После обжига, силикатные трубки, сделанные с помощью нитей Stegodyphus, уменьшаться до двух нанометров. Благодаря этой технологии можно будет создавать крошечные сенсоры, использующие свойства "супрамолекулярных" химических процессов, происходящих с веществами, когда те оказываются замкнутыми в очень тесном пространстве. Существует также технология получения микроволноводов за счет перетяжки стеклянных волоконных световодов.

Полимерное оптическое волокно имеет более низкую температуру размягчения по сравнению со стеклянными волноводами. Поэтому можно осуществить получение микроволноводов намного проще. Для перетяжки нами использовались полимерные волноводы диаметрами 0,5 мм и 0,75 мм с числовой апертурой NA = 0,5. Для получения перетяжки волновод нагревался тепловым излучением лампы. Определение размеров перетяжки осуществлялось микроскопом. При хорошей фиксации получается перетяжка с диаметром до нескольких микрон с сохранением структуры волновода.

Полимерные планарные однокомпонентные волноводы могут выполняться толщиной до нескольких микрон и взаимодействовать с микроволоконными волноводами.

Такие небольшие размеры оптических волноводов позволяют резко уменьшить размеры оптических систем для многоканальной фильтрации и спектрального преобразования оптических сигналов. Позволяют производить временные преобразования оптических сигналов для микросистем распределенной обработки.

Как справедливо отмечено в [2] технология волоконной оптики не нуждается в сверхчистых помещениях и требует небольшого количества специалистов средней квалификации, вместе с тем с её помощью можно изготавливать микро и нано структуры, недоступные по своей геометрии другим технологиям.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Световодные датчики [Текст] / Б.А. Красюк, О.Г. Семенов, А.Г. Шереметьев и др. -М.: Машиностроение, 1990. - 256 с.

2. Суховеев С.П. Волоконные микро- и наноэлектромеханические системы. В кн. Нано- и микросистемная техника. Сборник статей [Текст] / С.П. Суховеев. - М.: Техносфера, 2005. - С. 540-553.

3. Характеристики ультрафиолетового газового излучателя и полимерного преобразователя спектра для лазерных телекоммуникаций: докл. на MPLP-2000 [Текст] / А.А. Голубенков, Б.В. Поллер, А.И. Карапузиков, В.Ф. Плюснин, А.Н Малов. - ИЛФ СО РАН. - Новосибирск, 2000.

4. Б.В. Поллер. Исследование планарных полимерных антенн с люминофорами для лазерных информационных систем [Текст] / Б.В. Поллер, Ю.Д. Коломников, Д.Е. Трушенко // Сб. докл. междунар. научн. конгр. «ГЕО - Сибирь - 2006». - Новосибирск, 2006. - С. 176181.

5. Интернет [электронный ресурс]. - Режим доступа: www.lbl.gov.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Орлов С. Г., Поллер А. Б., Трушенко Д. Е.