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亚博2021最新版网址-通过压力改善光纤玻璃材料的性能

作者:亚博2021最新版网址 发布时间:2021-09-13

当玻璃在较高压力下淬火时,二氧化硅玻璃中的空地(如图中黄色所示)变得更小。全球规模内经由过程光纤电缆进行快速、正确的通讯是可能的,但虽然如斯,它们其实不完善。此刻,宾州州立年夜学和日本旭硝子玻璃公司的研究人员提出,假如在高压下出产,用在这些光缆的硅玻璃的旌旗灯号消耗会更小。

“旌旗灯号丢掉意味着我们每80到100千米(50到62英里)就要利用放年夜器,”宾夕法尼亚州立年夜学材料科学与工程传授JohnC.Mauro说,“在阿谁距离以后,旌旗灯号就不克不及被准确地检测到了。逾越年夜陆或年夜洋,这将成为一件年夜事。”

玻璃纤维掉去旌旗灯号强度是由于玻璃原子布局的波动引发的光的瑞利散射。Mauro说:“玻璃在原子标准上是异质的。它在原子标准上有一个随机呈现的开放孔隙。”而光缆线是由超高纯度的石英玻璃制成的。Mauro说:“从汗青上看,最年夜的冲破是发现了原始光纤中若何去除此中的水份子。”

凡是环境下,玻璃中含有年夜量的水份子,可以接收电信经常使用频率下的旌旗灯号。利用一种改良的化学气相沉积法,光纤维中可以几近不含水份子。可是,像几近所有的玻璃一样,光纤是在情况压力下制造的。

Mauro和他的团队操纵份子摹拟来研究建造光纤时压力的影响。他们在npjComputationalMaterials杂志上陈述了他们的成果。摹拟成果注解,采取压力猝灭法,玻璃的瑞利散射消耗可下降50%以上。

对玻璃进行压力处置可使材料加倍平均,并削减布局中的微孔。这将答应我们在较少转变前提下建立一个具有更高的平均密度的材料。

“我们正在寻觅可以或许节制均值和方差的自力进程,”Mauro说,“而我们之前没成心识到的压力这一前提。”

Mauro的工作是份子摹拟,可是日本北海道年夜学电子科学研究所的副传授、AGC公司材料集成尝试室的MadokaOno测试了年夜块二氧化硅玻璃,发现成果与摹拟符合。

“我们发现的最好压力是4吉帕,”Mauro说,“但仍有一个流程挑战需要解决。”

为了在压力下制造光纤,当玻璃处在玻璃化改变阶段时,玻璃需要在压力下成型和冷却。玻璃是粘性的,不是固体,也不是真实的液体。要做到这一点,需要一个可以或许承受40000个年夜气压的压力室。

原文链接:https://phys.org/news/2020-12-pressure-glass-fiber-optics.html