Một hƣớng sử dụng vật liệu mới đƣợc nghiên cứu để áp dụng chế tạo sợi quang tinh thể là vật liệu polyme. Ban đầu, thử nghiệm chế tạo sợi quang tinh thể có cấu trúc vòng, ngƣời ta dùng thử vật liệu Poly (Methyl Methacrylate) – PPMA, với chất lƣợng quan học thấp. Suy hao vật liệu (bao gồm hấp thụ và tán xạ) đƣợc đo đạc vào cỡ khoảng 4 dB/m. Khuôn đƣợc thực hiện bằng cách xếp chồng một lõi có cấu trúc vòng với các ống khí rỗng vào trong một ống mao dẫn lớn. Lõi có ba vòng lỗ khí cách đều nhau với tỷ lệ điền lỗ khí nhƣ nhau. Sau đó, đƣợc kéo thành sợi có đƣờng kính khoảng 260 m, tốc độ đƣa khuôn vào khoảng 4mm/phút, tốc độ kéo không vƣợt quá 5m/phút tại nhiệt độ xấp xỉ 175oC. Các hình ảnh đo đạc cho thấy kích thƣớc của các lỗ khí
45 không bị ảnh hƣởng bởi sự uốn cong sợi hay thay đổi các điều kiện ban đầu. Tuy
nhiên, sợi lại hỗ trợ truyền nhiều hơn một mode.
Một trong những động lực chính để nghiên cứu chế tạo sợi PCF bằng vật liệu polyme là khả năng tạo ra các dạng hình học hay hình dạng của lỗ khí thay thế. Theo đó, PCF vật liệu polyme có những ƣu điểm nhất định. Nhiệt độ của quá trình chế tạo là thấp, khả năng kiểm soát quá trình polyme hóa cho phép thêm nhiều phƣơng án để chế tạo khuôn polyme. Ngoài kỹ thuật xếp chồng các ống mao dẫn khí, còn có thể sử dụng các kỹ thuật nhƣ đẩy, đúc polyme, polyme hóa theo khuôn hoặc phun theo mẫu. Do đó, cho phép đạt đƣợc các các cấu trúc với lỗ khí có kích thƣớc và hình dạng, đƣợc sắp xếp tùy ý. Đây là điều cực kỳ khó đạt đƣợc đối với PCF thủy tinh, do mức độ cân bằng giữa độ dẻo và lực căng bề mặt khiến lỗ khí bị thay đổi trong quá trình kéo, dẫn tới khác biệt đáng kể giữa cấu trúc sợi và khuôn ban đầu. Ngoài ra, nhiệt độ kéo là một tham số quan trọng, chỉ cần thay đổi rất nhỏ trong quá trình kéo sợi thủy tinh thì ảnh hƣởng cũng đã là vô cùng lớn. Đối với sợi polyme, vấn đề này không thực sự đáng lo ngại khi mà khoảng nhiệt cho phép lớn hơn. Với ví dụ về vật liệu PMMA ở trên, khoảng nhiệt độ cho phép thay đổi là từ 150 đến 200oC.
Một vấn đề thú vị khác của vật liệu polyme là khả năng thay đổi các thành phần bên trong. Tức là ta có thể thiết kế và chế tạo các vật liệu polyme có chứa bất kỳ loại nguyên tử hay thành phân nguyên tử nào. Bao gồm các loại vật liệu nâng cao tính chất phi tuyến, tác động điện từ, kim loại, đất hiếm, vật liệu lƣỡng chiết nhƣ tinh thể lỏng, các màu nhuộm,…
3.5Kết luận.
Trong chƣơng này, ta đã phần nào nắm bắt đƣợc các vấn đề cơ bản trong chế tạo sợi quang tinh thể. Có thể thấy rằng, đây là một phần rất quan trọng khi hiện thực hóa các nghiên cứu lý thuyết. Phƣơng pháp cơ bản là ghép chồng các lõi đặc, các ống mao dẫn khí để tạo phôi rồi kéo sợi. Đây là phƣơng pháp đang đƣợc sử dụng trong công
46 nghiệp. Tuy nhiên, ngƣời ta vẫn đang không ngừng tìm tòi thử nghiệm các vật liệu mới, các phƣơng pháp chế tạo mới nhằm nâng cao chất lƣợng của sợi quang.
47 CHƢƠNG
4
HỆ THỐNG CHỤP CẮT LỚP SỬ DỤNG NGUỒN QUANG KẾT HỢP VÀ SỰ TẠO XUNG SUPERCONTINUUM
4.1Giới thiệu
Ở chƣơng 4, ta sẽ tìm hiểu hai lĩnh vực ứng dụng của sợi quang phi tuyến là hệ thống chụp cắt lớp sử dụng nguồn quang kết hợp (optical coherence tomography - OCT) và tạo xung supercontinuum. Nội dung bao gồm các kiến thức cơ bản, cần thiết, trƣớc khi đi sâu vào trọng tâm của đồ án là thiết kế sợi quang phi tuyến ứng dụng trong hai lĩnh vực này.