Czułe na otoczenie światłowody

Fot. Pixabay CC0

Światłowody służyły już jako czujniki do wykrywania zmian temperatury i ciśnienia, co jest szczególnie użyteczne w konstrukcjach takich jak mosty i gazociągi. Teraz naukowcy z Politechniki w Lozannie (EPFL) opracowali nową metodę, dzięki której będą mogły one określić, czy mają kontakt z cieczą czy ciałem stałym.

Światłowód, szerokości nie większej niż kosmyk włosów, wykonany jest ze szkła. Jak sama nazwa wskazuje, przenosi on światło, które zmienia się w zależności od czterech parametrów: intensywności, fazy, polaryzacji i długości fali. Parametry te z kolei zmieniają się, gdy włókno jest rozciągane lub zmienia się temperatura otoczenia. To właśnie dzięki temu włókno może działać jak czujnik. Ale do tej pory nie było możliwe ustalenie, co się dzieje wokół niego bez „ucieczki" światła ze środka, co zakłócało dalszą drogę.

Badacze z EPFL opracowali metodę, która wykorzystuje falę dźwiękową wytwarzaną wewnątrz włókna. Fala ta ma wysoką częstotliwość i odbija się w równych odstępach czasu od ścian włókna. Echo zmienia się w różnych miejscach w zależności od materiału, z którym fala wchodzi w kontakt. Pojawia się jednak pytanie, w jaki sposób można odczytać, z czym się zetknęło?

Okazuje się, że echa te pozostawiają swój ślad na wiązce światła. Zatem gdy wiązka wychodzi ze światłowodu można odwzorować otoczenie włókna. Ślady są jednak na tyle słabe, że prawie nie zakłócają światła rozchodzącego się w światłowodzie.

Opracowane przez naukowców światłowody przeszły szereg testów. Były zanurzane w wodze i alkoholu. Za każdym razem były w stanie prawidłowo zidentyfikować zmianę w otoczeniu. Metodę tę można wykorzystać do wykrywania tego, co dzieje się wokół włókna i wysyłania informacji świetlnych w tym samym czasie. "Nasza technika pozwoli wykryć wycieki wody, a także gęstość i zasolenie płynów, które wchodzą w kontakt z włóknem. Istnieje wiele potencjalnych zastosowań" - mówi jeden z naukowców, Luc Thévenaz.

(KB)