Penn’i Osariigi Ülikooli keemiaprofessori John Baddingu juhendamisel töötasid teadlased välja esimese optilise fiibri, mille südamik koosneb tsinkseleniidist – helekollasest sulamist, mida saab kasutada pooljuhina. Optilise fiibri uus tüüp, mille abil saab valgusega efektiivsemalt ja vabamalt ringi käia, lubab avada uusi uksi laialdases laser-radari tehnoloogias. Sellist tehnoloogiat saaks rakendada paremate kirurgiliste ja meditsiiniliste, militaarsete vastumeetmeliste ja kõrgekvaliteediliste keskkonnatundlike laserite väljatöötamisel.
Pilt: Gonzalo Pineda Zuniga
,,On peaaegu klišee öelda, et optilised fiibrid on praeguse infoajastu nurgakiviks,” sõnas Badding. ,,Need pikad ja õhukesed fiibrid, mis on kolm korda paksemad kui inimese juuksekarv, suudavad ühe sekundi jooksul edastada informatsiooni rohkem kui ühe terabaidi, mis vastab umbes 250-le DVD plaadile. Siiski on alati viise mille abil olemasolevat tehnoloogiat parandada.” Badding selgitas, et optiliste fiibrite tehnoloogia on alati olnud piiratud klaassüdamike kasutamise tõttu. ,,Klaasil aatomite asetus on juhuslik,” ütles Badding. ,,Kristallilise aine, näiteks tsink seleniidi struktuur on aga vägagi korrapärane. See korrapära võimaldab valgust transportida suurematel lainepikkustel, eriti infrapuna keskmistel lainepikkustel,” kirjutab Physorg.com.
Vastupidiselt räni klaasile, mida optilistes fiibrites traditsiooniliselt kasutatakse, on tsinkseleniid pooljuhist sulam. ,,Me oleme juba kaua teadnud et tsinkseleniid on kasulik sulam, mis suudab valgusega manipuleerida viisil, mida räni ei suuda,” selgitas Badding. ,,Trikk oli saada see sulam fiibrilisse struktuuri – midagi sellist polnud varem tehtud.” Kasutades keemia doktorandi Justin Sparksi välja töötatud innovatiivset kõrgrõhulist keemilise sadestamise meetodit, sadestasid Badding ja kolleegid tsinkseleniidi laineid juhtivad südamikud räni klaasi kapillaaridesse, saades nii uut tüüpi optilised fiibrid. ,,Kõrgrõhuline sadestamine on unikaalne, sest võimaldab valmistada pikkasid, õhukesi tsinkseleniidi fiibri südamikke väga piiratud ruumis,” sõnas Badding.
Teadlased leidsid et tsinkseleniidist valmistatud optilised fiibrid võivad kasulikud olla kahel viisil. Esmalt panid nad tähele et uued fiibrid olid valguse muundamisel ühest värvist teise palju efektiivsemad. ,,Kui traditsioonilisi optilisi kiude kasutatakse märkides, displeides ja kunstis, siis ei ole alati võimalik saada soovitud värvi,” selgitas ta. ,,Tsinkseleniid on värvide vahetamisel tänu mittelineaarse sageduse muundamise protsessile palju võimekam.”
Teiseks leidsid teadlased ka juba varem eeldatud nähtuse: uus fiibri tüüp ei pakkunud suuremat vaheldusrikkust mitte ainult nähtavatel lainepikkustel vaid ka infrapunas. Olemasolevad optiliste fiibrite tehnoloogiad on infrapuna valguse edastamisel ebaefektiivsed. Tsinkseleniidist südamikuga optilised fiibrid aga suudavad infrapunavalguse pikemaid lainepikkusi hästi edastada. ,,Nende lainepikkuste ära kasutamine on huvitav, sest see on sammuks edasi infrapuna laseritena toimivate fiibrite väljatöötamiseni. Meie fiibrid suudavad edastada valgust kuni 15 mikroniste lainepikkusteni.”