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首款可弯曲伸缩光学链路问世助力可穿戴式人体传感器

2014-03-03 sensor 812

比利时根特大学(GhentUniversity)的研究人员们声称采用可弯曲也能伸缩的互连开发出首款光学电路,可望作为发展可穿戴式人体传感器与机器人表皮的理想应用。这种互连采用透明的聚二甲基矽氧烷(PDMS)材料制造,即使拉伸达30%或让物体表面顺着手指弯曲一圈时,这种弹性的光学互连仍然能够沿着原有路径导光。

可穿戴式人体传感器透过将这种弹性化的互连以及一端的光源与另一端的探测器整合于电路中,研究人员们开发出一种可伸缩、可弯曲的微型“链接”,从而可加以整合于光学传输系统中。在根特大学与比利时微电子研究中心(imsc)主导这项研究的JeroenMissinne表示,“据我们所知,这的确是第一个尺寸如此微小且真正可弯曲、可伸缩的光学链路。”

在此之前,研究人员们已经采用不同的橡胶材料开发出光学互连(也称为光导或波导)了。但是,截至目前为止,研究人员们表示,还没有办法找到一种方法能让这些材料得以传送光线又能伸缩。过去的研究甚至还包括将半刚性玻璃纤维制造的波导嵌入可伸缩的材料中。在此新的研究方法中,这种可伸缩的材料本身就是波导。

新的连接器由采用PDMS制造的两种材料组成:一是可让光通过的透明核心,在其周围则是另一层具有较低折射率的透明PDMS,其特点在于可让光通过。该配置可使光穿过时“陷入”波导核心,从而使其沿着指定路径与方向传输。比利时的研究团队们也已经测试过在发生太多光线损失以前,这种新式光学连接器能够弯曲和伸展的程度。

Missinne说,“让我们感到惊讶的是拉伸对于波导的影响并不大,而且他们的机械性能又非常好。”研究人员们甚至以10%的伸长率进行80,000次的机械拉伸,也丝毫不影响材料性能或光传导效率。“如果你无法让光导入并在另一端收集光线,波导就没什么用了。如果你想实现真正的伸缩光纤链路,光源和探测器就必须与具伸缩性的波导整合在一起,”Missinne说。在此情况下,VCSEL经常作为光纤通讯中的光源,而光电二极管则作为探测器。这样的配置可让研究团队打造出第一个真正的伸缩光学互连连接器。

这种新式光学链路的未来应用可能包括可穿戴式人体传感器、活动式机器元件(如机器人的四肢)以及可任意变形的消费性电子产品。同时,该研究团队正计划打造出更小型的波导,使其得以缩小至50mm或甚至仅几微米的直径大小,不过,这可能还得重新设计在波导中使光进出的元件。

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