Published May 25, 2018 | Version v1
Publication Open

Mid-IR Hollow-core microstructured fiber drawn from a 3D printed PETG preform

Creators

  • 1. University of Southampton
  • 2. Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)

Description

Mid-infrared (mid-IR) optical fibers have long attracted great interest due to their wide range of applications in security, biology and chemical sensing. Traditionally, research was directed towards materials with low absorption in the mid-IR region, such as chalcogenides, which are difficult to manipulate and often contain highly toxic elements. In this paper, we demonstrate a Polyethylene Terephthalate Glycol (PETG) hollow-core fiber (HCF) with guiding properties in the mid-IR. Guiding is provided by the fiber geometry, as PETG exhibits a material attenuation 2 orders of magnitude larger than the HCF propagation loss. The structured plastic fiber preforms were fabricated using commercial 3D printing technology and then drawn using a conventional fiber drawing tower. The final PETG fiber outer diameter was 466 µm with a hollow-core diameter of 225 µm. Thermal imaging at the fiber facet performed within the wavelength range 3.5-5 µm clearly indicates air guidance in the fiber hollow-core.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

لطالما جذبت الألياف الضوئية متوسطة الأشعة تحت الحمراء (mid - IR) اهتمامًا كبيرًا بسبب مجموعة واسعة من تطبيقاتها في الأمن والبيولوجيا والاستشعار الكيميائي. تقليديًا، تم توجيه البحث نحو المواد ذات الامتصاص المنخفض في منطقة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة، مثل الكالكوجينيدات، والتي يصعب معالجتها وغالبًا ما تحتوي على عناصر شديدة السمية. في هذه الورقة، نعرض ألياف البولي إيثيلين تيريفثالات جلايكول (PETG) ذات النواة المجوفة (HCF) مع خصائص توجيهية في منتصف الأشعة تحت الحمراء. يتم توفير التوجيه من خلال هندسة الألياف، حيث تُظهر PETG توهينًا ماديًا بمقدار 2 أكبر من فقدان انتشار HCF. تم تصنيع الأشكال الأولية للألياف البلاستيكية المهيكلة باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد التجارية ثم رسمها باستخدام برج رسم من الألياف التقليدية. كان القطر الخارجي النهائي لألياف PETG 466 ميكرومتر بقطر مجوف يبلغ 225 ميكرومتر. يشير التصوير الحراري على وجه الألياف الذي يتم إجراؤه ضمن نطاق الطول الموجي 3.5-5 ميكرومتر بوضوح إلى توجيه الهواء في قلب الألياف المجوف.

Translated Description (French)

Les fibres optiques à infrarouge moyen (Mid-IR) ont longtemps suscité un grand intérêt en raison de leur large gamme d'applications dans les domaines de la sécurité, de la biologie et de la détection chimique. Traditionnellement, la recherche était dirigée vers des matériaux à faible absorption dans la région du Mid-IR, tels que les chalcogénures, qui sont difficiles à manipuler et contiennent souvent des éléments hautement toxiques. Dans cet article, nous démontrons une fibre à noyau creux (HCF) en polyéthylène téréphtalate glycol (PETG) avec des propriétés de guidage dans l'infrarouge moyen. Le guidage est assuré par la géométrie de la fibre, car le PETG présente une atténuation du matériau de 2 ordres de grandeur supérieure à la perte de propagation HCF. Les préformes en fibres plastiques structurées ont été fabriquées à l'aide de la technologie d'impression 3D commerciale, puis étirées à l'aide d'une tour d'étirage de fibres conventionnelle. Le diamètre extérieur final de la fibre PETG était de 466 µm avec un diamètre de noyau creux de 225 µm. L'imagerie thermique au niveau de la facette de la fibre effectuée dans la plage de longueurs d'onde de 3,5 à 5 µm indique clairement le guidage de l'air dans le noyau creux de la fibre.

Translated Description (Spanish)

Las fibras ópticas de infrarrojo medio (IR medio) han atraído un gran interés durante mucho tiempo debido a su amplia gama de aplicaciones en seguridad, biología y detección química. Tradicionalmente, la investigación se dirigía a materiales de baja absorción en la región del IR medio, como los calcogenuros, que son difíciles de manipular y a menudo contienen elementos altamente tóxicos. En este artículo, demostramos una fibra de núcleo hueco (HCF) de polietilentereftalato glicol (PETG) con propiedades de guía en el IR medio. El guiado es proporcionado por la geometría de la fibra, ya que el PETG exhibe una atenuación del material 2 órdenes de magnitud mayor que la pérdida de propagación del HCF. Las preformas de fibra de plástico estructurado se fabricaron utilizando tecnología de impresión 3D comercial y luego se estiraron utilizando una torre de estirado de fibra convencional. El diámetro exterior final de la fibra PETG fue de 466 µm con un diámetro de núcleo hueco de 225 µm. Las imágenes térmicas en la faceta de la fibra realizadas dentro del rango de longitud de onda de 3.5-5 µm indican claramente la guía del aire en el núcleo hueco de la fibra.

Files

s41598-018-26561-8.pdf.pdf

Files (2.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:e83d874d89e0003cd8af3e81b2e393ba
2.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ألياف مجهرية متوسطة الأشعة تحت الحمراء مجوفة النواة مستمدة من شكل PETG مطبوع ثلاثي الأبعاد
Translated title (French)
Fibre microstructurée à cœur creux Mid-IR tirée d'une préforme PETG imprimée en 3D
Translated title (Spanish)
Fibra microestructurada de núcleo hueco Mid-IR extraída de una preforma de PETG impresa en 3D

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2803379655
DOI
10.1038/s41598-018-26561-8

Is supplement to
https://openalex.org/W3110630773 (Other)
https://openalex.org/W2556625058 (Other)
https://openalex.org/W2183983114 (Other)
https://openalex.org/W2139139965 (Other)
https://openalex.org/W2074932857 (Other)
https://openalex.org/W2063785241 (Other)
https://openalex.org/W2044269375 (Other)
https://openalex.org/W2039765710 (Other)
https://openalex.org/W2029088710 (Other)
https://openalex.org/W1485940799 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1970224508
  • https://openalex.org/W1997790093
  • https://openalex.org/W2007239814
  • https://openalex.org/W2008622066
  • https://openalex.org/W2021289714
  • https://openalex.org/W2027811411
  • https://openalex.org/W2028761068
  • https://openalex.org/W2036233474
  • https://openalex.org/W2078765421
  • https://openalex.org/W2079236838
  • https://openalex.org/W2119107151
  • https://openalex.org/W2134975482
  • https://openalex.org/W2137158871
  • https://openalex.org/W2167870278
  • https://openalex.org/W2340366992
  • https://openalex.org/W2508388961
  • https://openalex.org/W2560785229
  • https://openalex.org/W2568681970
  • https://openalex.org/W2588482249
  • https://openalex.org/W2761162508
  • https://openalex.org/W2771255541
  • https://openalex.org/W2886906487
  • https://openalex.org/W4211206082