Оптическое волокно используется в современной медицине для прижигания поврежденных вен минимально инвазивным способом. В настоящее время исследователями Фраунгоферовского Института был разработан метод лазерной обработки, который позволяет запустить автоматизированное промышленное производство оптоволокна лучшего качества.

Заболевание вен является широко распространенной проблемой в Германии. По статистике Венозной Лиги Германии, каждая пятая женщина и каждый шестой мужчина страдают варикозным расширением, тромбозом или другими болезнями вен. Внутривенная лазерная терапия является действенным методом лечения. Во время процедуры в травмированный кровеносный сосуд помещается оптическое волокно с пластиковым покрытием, диаметром 0.5 миллиметров. Лазерный луч проходит по оптоволокну к его кончику.

Будучи нагретым до нескольких сотен градусов, излучаемый свет прижигает ткани, что приводит к разрушению вены. Чтобы обеспечить точное направление лазерного луча прямо на стенку вены, кончик оптического волокна имеет коническую выемку, которая формирует отражающую поверхность для лазерного луча. Защитная стеклянная крышка служит гарантией того, что осадки крови на кончике оптоволокна не изменят оптические характеристики лазерного луча. Кроме того, она защищает пациента от любых возможных повреждений от кончика оптоволокна.

Использование лазерной обработки для изготовления оптического волокна специальной формы
Благодаря новой лазерной обработке, оптическое волокно теперь можно помещать в венозные сеточки еще меньшего размера. На изображенном прототипе кончик находится внутри волоконного зонда.

Исследователями Фраунгоферовского Института надежности и микроинтеграции в рамках проекта LaserDELight был разработан новый способ лазерной обработки, который позволяет придавать оптическому волокну точную форму. Они использовали аппарат FiberTurningLaser, который предназначался для обработки стекла.

По словам доктора наук Хэннинга Шредера из Фраунгоферского института: «Данный метод позволит нам впервые перейти к автоматизированному промышленному производству». До этого момента производство оптоволокна было результатом сложного механического и ручного труда, что сказывалось не только на его времени изготовления, но и на стоимости. «Более того, сообщает Шредер, - воспроизводить продукт надлежащего качества было довольно тяжело». Переход на автоматическую работу гарантирует стабильно высокое качество. Спонсор проекта — Федеральное министерство образования и научных исследований Германии.

Кончик оптического волокна внутри зонда

Используя пучок лазерного излучения, исследователи могут придавать определенную форму кончику оптоволокна. Позднее в процессе производства с кончиком волокна сплавляется защитная крышка, и более никаких приспособлений не требуется. «Новый процесс обработки продемонстрировал, что конусообразная выемка у кончика оптоволокна является более практичным решением, чем заостренный кончик, как у карандаша» - объясняет Шредер. Это дало еще одно преимущество - без острого конусообразного кончика защитная крышка стала меньшего размера, что в общем позволило сделать головку оптоволоконного зонда компактнее и универсальнее. Теперь его можно посещать в венозные сеточки еще меньшего размера.

С помощью лазерных технологий, ученые планируют достичь производства оптических волокон еще меньшего размера, которые уже будет невозможно изготовить вручную, так как их диаметр будет составлять лишь 100-200 микрометров. Такие виды оптоволокна могут найти новое применение в области оптических сенсоров, например в микрооптике для технологии передачи данных посредством видимого света (VLC).

Проще говоря, передача данных посредством видимого света представляет собой процесс, обратный процессу внутривенной лазерной процедуры. «Кончик оптического волокна собирает данные из окружающей среды и отправляет их обратно через оптоволокно на детектор», говорит Шредер. Детектор - фотодиод или КМОП чип преобразует оптическую информацию в электрический сигнал для последующей обработки. Шредер и его коллеги из Фраунгоферовского Института собираются презентовать оптоволоконный прототип 19-21 мая на выставке SENSOR+TEST в Нюрнберге.