Optiska fibrer möjliggör internet, och de finns praktiskt taget överallt:under jorden och under haven. Fibrer kan göra mer än att bara bära information:de är också fantastiska sensorer. Hårtunna optiska fibrer stödjer mätningar över hundratals km, kan bäddas in i nästan vilken struktur som helst, fungerar i farliga miljöer och tål elektromagnetiska störningar.

Nyligen har ett stort genombrott inom optiska fibersensorer underlättat kartläggningen av vätskor utanför glasfiberns gräns, även om styrt ljus i fibern aldrig når dit direkt. Sådana till synes paradoxala mätningar är baserade på optomekanikens fysikaliska princip. Ljusets utbredning, i och med sig själv, är tillräckligt för att inducera ultraljudsvågor i den optiska fibern. Dessa ultraljudsvågor, i tur och ordning, kan undersöka fiberns omgivning, liknande ultraljudsavbildning som är vanlig inom medicinsk diagnostik. Analysen av vätskor utanför km fiber rapporterades oberoende av forskare från Bar-Ilan University, Israel och EPFL, Schweiz.

De resultat som hittills erhållits har alla lidit, dock, från en stor nackdel:den skyddande polymerbeläggningen av den tunna glasfibern måste tas bort först. Utan en sådan skyddande beläggning, eller "jacka" som det ofta hänvisas till, kala fibrer med en diameter på 125 mikrometer har inte mycket chans. Man kan inte överväga tillämpningen av kilometerlånga, oskyddade optiska fibrer utanför forskningslaboratoriet. Tyvärr, standardbeläggningen av fibrer är gjord med ett inre lager av akrylpolymer som är extremt följsamt. Skiktet absorberar helt ultraljudsvågor som kommer ut ur den optiska fibern, och hindrar dem från att nå media som testas. Närvaron av beläggning representerar ytterligare en barriär som sensorkonceptet måste övervinna.

Lösningen på denna utmaning kommer i form av en annan, lämplig beläggning. Kommersiellt tillgängliga fibrer kan också skyddas av en jacka av polyimid. Det specifika materialet föreslogs ursprungligen för att skydda fibern vid höga temperaturer. Dock, färska studier vid Bar-Ilan och EPFL har visat att polyimidbeläggningen också ger överföring av ultraljud. Konsekvenserna är betydande:forskare vid Bar-Ilan University rapporterar i en ny artikel publicerad i tidskriften Bokstäver i tillämpad fysik - Fotonik att de nu kan utföra opto-mekanisk avkänning och analys av media som ligger utanför skyddade fibrer, som kan användas i lämpliga scenarier.

"Polyimidbeläggning låter oss njuta av det bästa av två världar, " säger prof. Avi Zadok från tekniska fakulteten, Bar-Ilan University. "Det ger fibern en grad av skydd, tillsammans med mekanisk anslutning till omvärlden." Zadok och forskarstudenterna Hilel Hagai Diamandi, Yosef London och Gil Bashan utförde en grundlig analys av ljus-ljud-interaktioner i belagda fibrer. Ledstrukturen stöder en mängd elastiska lägen, som uppvisar komplex kopplingsdynamik. "Vår analys visar att det opto-mekaniska beteendet är mycket mer komplext än det för en bar fiber, ", säger Zadok. "Resultaten beror starkt på submikrontoleranser i beläggningsskiktets tjocklek och geometri. En korrekt form av kalibrering är obligatorisk."

Trots denna extra svårighet, kartläggningen av vätskor utanför belagda fibrer har demonstrerats experimentellt. Gruppen uppnådde avkänning över 1,6 km polyimidbelagd fiber, som var nedsänkt i vatten under större delen av sin längd. En 200 meter lång sektion, dock, hölls i etanol istället. Mätningarna skiljer mellan de två vätskorna, och lokalisera sektionen placerad i etanol korrekt. Resultaten representerar en viktig milstolpe för detta kommande sensorkoncept. "En möjlig tillämpning, " säger prof. Zadok, "är övervakning av bevattning. Närvaron av vatten modifierar egenskaperna hos beläggningen. Vårt mätprotokoll kan identifiera sådana förändringar." Pågående arbete ägnas åt att förbättra utbudet, upplösning och precision av mätningarna.