瑞典KTH皇家理工学院的研究人员在光纤尖端成功3D打印出石英玻璃微光学器件，其表面仅有头发横截面那么小，这标志着通信领域的一项重大突破。此项技术不仅有望提升互联网速度和连接质量，还能催生更小的传感器和成像系统等创新应用。

3D打印比沙粒小1000倍光纤尖端打印玻璃演示结构的显微图像

研究团队在《ACS Nano》杂志上发表的报告中指出，将石英玻璃光学器件与光纤集成，可实现多项创新，包括用于环境监测和医疗保健的高灵敏远程传感器。此外，这项打印技术在药品和化学品生产中也显示出潜在价值。

KTH教授Kristinn Gylfason表示，这一方法克服了用石英玻璃构造光纤尖端的长期技术瓶颈。传统方法通常需要高温处理，容易损害温度敏感的光纤涂层。而此次研究中采用的过程从不含碳的基础材料开始，无需高温来驱除碳，即可使玻璃结构透明。

研究的主要作者Lee-Lun Lai指出，团队打印的石英玻璃传感器经过多次测量，比标准塑料传感器更具弹性。“我们展示了一种集成在光纤尖端的玻璃折射率传感器，使我们能够测量有机溶剂的浓度。由于溶剂的腐蚀性，这种测量对于基于聚合物的传感器来说是非常具有挑战性的，”Lai解释道。

合著者Po-Han Huang补充说：“这些结构非常小，一粒沙子的表面可以容纳1000个，这与当前使用的传感器大小相当。”

用于在光纤上打印石英玻璃微结构的装置

此外，研究人员还展示了一种打印纳米光栅的技术，这些超小图案可以在纳米尺度上蚀刻在表面，用于精确操纵光，并在量子通信中具有潜在应用。

Gylfason教授表示，直接在光纤尖端3D打印任意玻璃结构的能力为光子学开辟了新的领域。这项技术在微流体设备、MEMS加速计和光纤集成量子发射器等方面具有广泛的应用前景，并且团队已经为该技术提交了专利申请。

研究人员使用该工艺在光纤尖端3D打印石英玻璃微光学元件

具体来说，该团队的研究包含四个主要步骤。首先，将单模光纤切割成所需长度，并在两端进行切割。然后，将光纤穿过定制的铝制支架并固定到电动平台上。接着，将40%的氢倍半硅氧烷(HSQ)甲苯溶液滴涂到光纤尖端上，形成大约100微米厚的圆顶形层。HSQ溶液干燥后，在光纤尖端留下硬层。然后注入650纳米激光照射纤芯，帮助对准。最后，使用波长为1040纳米、脉冲宽度小于400飞秒的飞秒激光器进行激光直接写入(DLW)，选择性地固化HSQ，去除未固化部分，在光纤尖端留下3D打印的石英玻璃结构。

这一技术突破解决了3D直接激光写入玻璃方法中的高温要求问题，允许在光纤尖端创建玻璃结构，而不会损坏温度敏感涂层。研究人员利用该工艺首次测量了丙酮和甲醇混合物在近红外波长下的折射率，并展示了光纤尖端偏振分束器(PBS)的应用前景。

瑞典KTH皇家理工学院的研究人员在光纤尖端成功3D打印出石英玻璃微光学器件，其表面仅有头发横截面那么小，这标志着通信领域的一项重大突破。此项技术不仅有望提升互联网速度和连接质量，还能催生更小的传感器和成像系统等创新应用。

3D打印比沙粒小1000倍光纤尖端打印玻璃演示结构的显微图像

研究团队在《ACS Nano》杂志上发表的报告中指出，将石英玻璃光学器件与光纤集成，可实现多项创新，包括用于环境监测和医疗保健的高灵敏远程传感器。此外，这项打印技术在药品和化学品生产中也显示出潜在价值。

KTH教授Kristinn Gylfason表示，这一方法克服了用石英玻璃构造光纤尖端的长期技术瓶颈。传统方法通常需要高温处理，容易损害温度敏感的光纤涂层。而此次研究中采用的过程从不含碳的基础材料开始，无需高温来驱除碳，即可使玻璃结构透明。

研究的主要作者Lee-Lun Lai指出，团队打印的石英玻璃传感器经过多次测量，比标准塑料传感器更具弹性。“我们展示了一种集成在光纤尖端的玻璃折射率传感器，使我们能够测量有机溶剂的浓度。由于溶剂的腐蚀性，这种测量对于基于聚合物的传感器来说是非常具有挑战性的，”Lai解释道。

合著者Po-Han Huang补充说：“这些结构非常小，一粒沙子的表面可以容纳1000个，这与当前使用的传感器大小相当。”

用于在光纤上打印石英玻璃微结构的装置

此外，研究人员还展示了一种打印纳米光栅的技术，这些超小图案可以在纳米尺度上蚀刻在表面，用于精确操纵光，并在量子通信中具有潜在应用。

Gylfason教授表示，直接在光纤尖端3D打印任意玻璃结构的能力为光子学开辟了新的领域。这项技术在微流体设备、MEMS加速计和光纤集成量子发射器等方面具有广泛的应用前景，并且团队已经为该技术提交了专利申请。

研究人员使用该工艺在光纤尖端3D打印石英玻璃微光学元件

具体来说，该团队的研究包含四个主要步骤。首先，将单模光纤切割成所需长度，并在两端进行切割。然后，将光纤穿过定制的铝制支架并固定到电动平台上。接着，将40%的氢倍半硅氧烷(HSQ)甲苯溶液滴涂到光纤尖端上，形成大约100微米厚的圆顶形层。HSQ溶液干燥后，在光纤尖端留下硬层。然后注入650纳米激光照射纤芯，帮助对准。最后，使用波长为1040纳米、脉冲宽度小于400飞秒的飞秒激光器进行激光直接写入(DLW)，选择性地固化HSQ，去除未固化部分，在光纤尖端留下3D打印的石英玻璃结构。

这一技术突破解决了3D直接激光写入玻璃方法中的高温要求问题，允许在光纤尖端创建玻璃结构，而不会损坏温度敏感涂层。研究人员利用该工艺首次测量了丙酮和甲醇混合物在近红外波长下的折射率，并展示了光纤尖端偏振分束器(PBS)的应用前景。