可以使用 KAUST 开发的增材制造工艺以前所未有的简便和精确度制造能够使用光子进行高速信息处理的小型光学设备。光纤通常是通过从熔融石英玻璃中拉出细丝到微米级尺寸来生产的。通过在这些光纤中注入长而窄的中空通道，引入了一种称为“光子晶体光纤”的新型光学器件。这些光子晶体光纤中气孔的周期性排列就像近乎完美的镜子，允许光在其中心纤芯中捕获和长距离传播。

“光子晶体光纤使您可以将光限制在非常狭窄的空间中，从而增加光学相互作用，”与 Carlo Liberale 合作的博士后 Andrea Bertoncini 解释说。“这使光纤能够大幅减少实现特定光学功能所需的传播距离，如偏振控制或波长分裂。”

研究人员用来调整光子晶体光纤光学特性的一种方法是改变它们的横截面几何形状——改变空心管的尺寸和形状，或将它们排列成分形设计。通常，这些图案是通过在最终光纤的放大版本上执行拉伸过程而制成的。然而，由于重力和表面张力等力的影响，并非所有几何形状都可以使用这种方法。

为了克服这些限制，该小组转向了高精度的 3D (3-D) 打印技术。该团队使用激光将光敏聚合物转化为透明固体，逐层构建光子晶体纤维。表征表明，该技术可以以比传统制造更快的速度成功复制几种类型的微结构光纤的几何图案。

Bertoncini 解释说，新工艺还可以轻松地将多个光子单元组合在一起。他们通过 3D 打印一系列光子晶体光纤段来演示这种方法，这些光纤段将光束的偏振分量分成分离的光纤芯。分束器和传统光纤之间的定制锥形连接确保了有效的设备集成。

“光子晶体光纤为科学家提供了一种‘调节旋钮’，可以通过几何设计来控制光导特性，”Bertoncini 说。“然而，人们并没有充分利用这些特性，因为使用传统方法难以产生任意孔图案。令人惊讶的是，现在，使用我们的方法，您可以制造它们。您设计 3-D 模型，然后打印它，就是这样。”