अमूर्त
एक उपन्यास प्रकार के ऑप्टिकल फाइबर के रूप में, फोटोनिक क्रिस्टल फाइबर (पीसीएफ) के पास अद्वितीय ऑप्टिकल विशेषताएं होती हैं जो पारंपरिक फाइबर को पार करती हैं, हाल के वर्षों में व्यापक ध्यान आकर्षित करते हुए . यह पेपर पीसीएफ के मुख्य निर्माण तरीकों की समीक्षा करता है, जिसमें स्टैक-एंड-ड्रॉ विधि, एक्सट्रूज़न विधि, सोल-गेल विधि, और 3D प्रिंटिंग, और 3D प्रिंटिंग, 3D प्रिंटिंग, स्कोप . अनुसंधान से पता चलता है कि स्टैक-एंड-ड्रॉ विधि जटिल संरचनाओं को तैयार करने के लिए उपयुक्त है, लेकिन कम दक्षता है; एक्सट्रूज़न विधि बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त है, लेकिन संरचनात्मक सीमाएं हैं; सोल-जेल विधि उच्च गुणवत्ता वाले फाइबर का उत्पादन कर सकती है लेकिन उच्च लागत पर; जबकि 3 डी प्रिंटिंग तकनीक डिजाइन लचीलापन प्रदान करती है, लेकिन इसके लिए बेहतर परिशुद्धता की आवश्यकता होती है . पीसीएफ फैब्रिकेशन का भविष्य का विकास मल्टी-मटेरियल कंपोजिट, नैनोस्केल प्रिसिजन कंट्रोल और इंटेलिजेंट मैन्युफैक्चरिंग . पर ध्यान केंद्रित करेगा।
परिचय
फोटोनिक क्रिस्टल फाइबर (पीसीएफ) एक नए प्रकार का ऑप्टिकल फाइबर है, जो समय-समय पर व्यवस्थित एयर होल और ठोस ढांकता हुआ सामग्री . से बना माइक्रोस्ट्रक्चर क्लैडिंग की विशेषता है, जो पारंपरिक फाइबर के साथ तुलना में अंतहीन एकल-मोड ट्रांसमिशन, ट्यून करने योग्य सेंसिंग, और उच्च गैर-संप्रदायों को दिखाता है। लेजर डिवाइस, और अन्य फ़ील्ड . पीसीएफ अनुप्रयोगों के निरंतर विस्तार के साथ, इसकी निर्माण तकनीक तेजी से प्रयोगशाला अन्वेषण से औद्योगिक उत्पादन . तक विकसित हुई है PCF .
1. फोटोनिक क्रिस्टल फाइबर की बुनियादी संरचना और विशेषताएं
पीसीएफ की मौलिक संरचनात्मक विशेषता फाइबर क्रॉस-सेक्शन में एयर होल की एक आवधिक सरणी है, जो कि अक्षीय दिशा के साथ विस्तारित होती है . लाइट-गाइडिंग मैकेनिज्म के आधार पर, पीसीएफ को दो मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: इंडेक्स-गाइडिंग और फोटोनिक बंडगैप-गाइडिंग के बीच पोर्स। फोटोनिक बैंडगैप-गाइडिंग पीसीएफ कोर क्षेत्र . के भीतर प्रकाश प्रसार को प्रतिबंधित करने के लिए फोटोनिक क्रिस्टल के बैंडगैप प्रभाव का उपयोग करता है
PCF की अनूठी संरचना इसे कई उत्कृष्ट विशेषताओं के साथ समाप्त करती है: सबसे पहले, हवा के छेद की व्यवस्था और आकार को समायोजित करके, अंतहीन एकल-मोड ट्रांसमिशन प्राप्त किया जा सकता है, जिसका अर्थ है कि केवल एक ही मोड एक निश्चित तरंग दैर्ध्य रेंज . के भीतर समर्थित है, PCF की फैलाव विशेषताओं को संरचनात्मक डिजाइन के माध्यम से लचीला रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। nonlinearity, बड़े मोड क्षेत्र, और समायोज्य संख्यात्मक एपर्चर . ये विशेषताएं PCF को सुपरकॉन्टिनम पीढ़ी, फाइबर लेजर, और गैस सेंसिंग . जैसे अनुप्रयोगों में अत्यधिक मूल्यवान बनाती हैं।
2. पीसीएफ फैब्रिकेशन के लिए स्टैक-एंड-ड्रॉ विधि
स्टैक-एंड-ड्रॉ विधि पीसीएफ फैब्रिकेशन . के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली तकनीकों में से एक है। मूल प्रक्रिया में एक विशिष्ट व्यवस्था के अनुसार सैकड़ों सिलिका केशिकाओं को एक प्रीफॉर्म में स्टैकिंग करना शामिल है, इसके बाद फाइबर ड्रॉइंग टॉवर {{3} का उपयोग करके फाइबर में ड्राइंग करना शामिल है। फिर मैन्युअल रूप से या यंत्रवत् रूप से तैयार की गई जाली संरचना (जैसे हेक्सागोनल या वर्ग) के अनुसार केशिका स्टैक को असेंबल करना; बाद में उच्च तापमान पर एक एकीकृत प्रीफॉर्म में स्टैक को फ्यूज करना; और अंत में तापमान और तनाव . जैसे मापदंडों को नियंत्रित करते हुए फाइबर में प्रीफॉर्म को खींचना
स्टैक-एंड-ड्रॉ विधि का लाभ विभिन्न जटिल संरचनाओं को बनाने के लिए अपने लचीलेपन में निहित है, जिसमें बहु-कोर और मल्टी-होल कॉन्फ़िगरेशन जैसे विशेष डिज़ाइन शामिल हैं, जबकि उच्च गुणवत्ता वाले फाइबर . का उत्पादन करते हुए, इस विधि में महत्वपूर्ण कमियां भी हैं: मैनुअल स्टैकिंग प्रक्रिया समय-समावेश और श्रम-गहनता, बड़े पैमाने पर उत्पादन में है; स्टैकिंग सटीकता सीधे फाइबर प्रदर्शन को प्रभावित करती है, अत्यधिक कुशल ऑपरेटरों की आवश्यकता होती है; इसके अलावा, इन कमियों को दूर करने के लिए जटिल संरचनाओं . को स्टैकिंग करते समय, मिसलिग्न्मेंट दोष होने का खतरा होता है, शोधकर्ताओं ने स्वचालित स्टैकिंग उपकरण और अनुकूलित प्रक्रियाओं को विकसित किया है, जैसे कि रोबोट-असिस्टेड स्टैकिंग और उपन्यास संबंध तकनीक, स्टैक-एंड-द-द-द-द-13} की दक्षता और विश्वसनीयता में सुधार किया गया है।
3. पीसीएफ फैब्रिकेशन के लिए एक्सट्रूज़न विधि
एक्सट्रूज़न विधि एक अन्य महत्वपूर्ण पीसीएफ फैब्रिकेशन तकनीक है, विशेष रूप से औद्योगिक उत्पादन के लिए उपयुक्त है . इस विधि में पहले वांछित होल पैटर्न को एक ठोस सिलिका रिक्त में ड्रिल करना शामिल है, इसके बाद उच्च तापमान और दबाव के तहत एक्सट्रूज़न के माध्यम से गठन किया जाता है और मोल्ड्स का उपयोग करके एक्सट्रूज़न की प्रक्रिया को गर्म करने के लिए किया जा सकता है। कम तापमान पर आयोजित किया जाता है और सरल संरचनाओं के लिए अधिक उपयुक्त है .
एक्सट्रूज़न विधि का सबसे बड़ा लाभ इसकी उच्च उत्पादन दक्षता है, जो बड़े पैमाने पर निर्माण के लिए उपयुक्त है, एक ही समय में गढ़े हुए फाइबर संरचनाओं . में अच्छी स्थिरता के साथ, यह विधि विशेष संरचनाओं का उत्पादन कर सकती है, जो कि स्टैक-एंड-ड्रॉ विधि के साथ प्राप्त करना मुश्किल है, जैसे कि एपरियोडिक व्यवस्था और ग्रेडिंग अपार्टर्स भी। जटिल और महंगा हैं; बहुत छोटे एपर्चर के साथ संरचनाओं का उत्पादन करना मुश्किल है (<1 μm); and stress non-uniformity can easily occur during the extrusion process. In recent years, with advancements in precision machining technology, significant progress has been made in mold accuracy and process control for the extrusion method, enabling the fabrication of more complex PCF structures.
4. अन्य निर्माण विधियाँ
स्टैक-एंड-ड्रॉ और एक्सट्रूज़न विधियों के अलावा, शोधकर्ताओं ने कई नई पीसीएफ फैब्रिकेशन तकनीकें विकसित की हैं . सोल-जेल विधि रासायनिक समाधानों के माध्यम से झरझरा प्रीफॉर्म का उत्पादन करती है, उच्च शुद्धता और उत्कृष्ट एकरूपता जैसे लाभ प्रदान करती है, जो कि विशेष सामग्री पीसीएफ के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है, हालांकि यह प्रक्रिया है। जटिल त्रि-आयामी संरचनाओं की छपाई और उन डिजाइनों को सक्षम करना जो पारंपरिक तरीकों को प्राप्त नहीं कर सकते हैं, हालांकि वर्तमान मुद्रण सटीकता और सामग्री प्रदर्शन को अभी भी सुधार की आवश्यकता है .
इसके अलावा, कई उभरती हुई विधियाँ अन्वेषण के अधीन हैं, जैसे कि लेजर माइक्रोमाचिनिंग और सेल्फ-असेंबली तकनीक . इन विधियों में प्रत्येक में अद्वितीय विशेषताएं हैं, पीसीएफ निर्माण के लिए अधिक संभावनाएं प्रदान करते हैं, हालांकि अधिकांश प्रयोगशाला अनुसंधान चरण में रहते हैं और आगे विकास और पुनर्वित्त . की आवश्यकता होती है .
5. निष्कर्ष
दो दशकों से अधिक के विकास में, पीसीएफ फैब्रिकेशन टेक्नोलॉजी ने महत्वपूर्ण प्रगति की है, प्रारंभिक प्रयोगशाला मैनुअल उत्पादन से आज के अर्ध-स्वचालित विनिर्माण . के लिए विकसित किया गया है। बहु-सामग्री कंपोजिट, नैनोस्केल प्रिसिजन कंट्रोल, और बुद्धिमान विनिर्माण विशेष अनुप्रयोगों की बढ़ती मांगों को पूरा करने के लिए . इस बीच, लागत को कम करना, उत्पादन दक्षता में सुधार करना, और यह सुनिश्चित करना फ़ील्ड .