Recent, Centrul de Cercetare Russell Advanced Lightwave de la Hangzhou Optical Precision Machinery Institute (HPMI), împreună cu Wuhan University of Technology (WUT) și Ningbo Aifab Optoelectronics Technology Co., Ltd. au făcut o descoperire în hollow de puritate ultra-înaltă monomod. -miez fibra optica microstructurata anti-rezonanta. Echipa a proiectat și fabricat o fibră microstructurată cu miez gol, anti-rezonantă, cu o distribuție capilară cu pas egal și o structură cu dublă placare și a demonstrat că suprimarea modului de ordin superior al fibrei aproape de 1585 nm este de aproximativ una sau două ordine. de o magnitudine mai mare decât cea a fibrelor cu miez tubular raportate.
Fibra microstructurată anti-rezonantă cu miez gol este un nou tip de ghid de undă din fibră microstructurată ghidată de găuri de aer cu indice de refracție scăzut, care are avantajele ghidării spectrului larg al luminii, dispersie scăzută, neliniarități scăzute, zonă mare de câmp și laser mare. pragul de deteriorare și a atras atenția cercetătorilor deoarece oferă o platformă de transmisie excelentă pentru cercetare în domeniile transmisiei cu laser, comunicațiilor cu fibră optică, detecției prin fibră optică și opticii neliniare. Pe de o parte, caracteristicile bune cu un singur mod sunt importante pentru fibrele cu miez gol în aplicații practice, cum ar fi detectarea de înaltă performanță a fibrelor, comunicațiile cu fibră optică și procesarea inteligentă a transmisiei de energie laser. Cu toate acestea, datorită limitării principiului său de ghidare a luminii, este dificil să se obțină o suprimare eficientă a modurilor de ordin superior în fibrele cu miez gol, similară cu cea din fibrele cu miez solid. Optimizarea caracteristicilor monomodale ale fibrelor optice este adesea realizată prin proiectarea dimensiunii structurii fibrei pentru a obține moduri de ordin superior în miez și modurile de placare pentru a obține condiții de potrivire a fazelor, crescând pierderea modurilor de ordin superior și filtrarea unui anumit mod de bază. Cu toate acestea, acest tip de soluție nu filtrează în mod eficient alte moduri de ordin superior din nucleu, iar modurile de ordin superior reziduale pot provoca în continuare probleme precum fluctuațiile puterii de ieșire din cauza interferențelor intermodale sau a diafoniei semnalelor transmise, mai ales în cazul a aplicaţiilor care utilizează fibre optice mai scurte.
Pentru a rezolva aceste probleme, echipa lui Russell a explorat o abordare diferită a filtrării în modul de ordin superior, în primul rând, prin introducerea unei distanțe mai mari între găurile capilare ale unei fibre de cristal fotonice antirezonante, cu miez gol, cu o distanță uniformă între găuri pentru a îmbunătăți scurgerea modurilor de ordin superior și, în al doilea rând, prin introducerea unui strat de aer adecvat în afara carcasei pe exteriorul primei placari pentru a construi un al doilea strat de placare anti-rezonant al fibrei, așa cum se arată în Fig. 1a de mai jos. Datorită diferențelor dintre lungimile de undă transversale efective ale diferitelor moduri, această structură îmbunătățește semnificativ pierderea modului de ordin superior la anumite lungimi de undă și menține pierderea modului fundamental relativ scăzută. Echipa a reușit experimental să pregătească o fibră anti-rezonantă cu miez gol cu dublă placare (Fig. 1b), care formează vârfuri rezonante dense în intervalul lung de lungimi de undă peste ~ 1 μm, oferind o fereastră pe mai multe niveluri pentru transmisia laser cu un singur ultra-înalt -mod puritate, așa cum se arată în Fig. 1c. Mai mult, așa cum se arată în Fig. 2, se verifică experimental că raportul de respingere a modului de ordin superior al miezului LP11 al acestei fibre de cristal fotonice antirezonante cu miez gol, cu două învelișuri, aproape de 1585 nm este de până la 60 dB/km, ceea ce este cu aproximativ unul până la două ordine de mărime mai mare decât cea a fibrelor raportate cu puritate optimizată monomod. În plus, acest studiu verifică reglabilitatea flexibilă a intervalului de transmisie cu puritate unică ridicată a acestei fibre antirezonante cu miez tubular cu variația presiunii gazului de umplere, care extinde efectiv intervalul de lungime de undă disponibil pentru un singur mod de puritate ridicată. . Validarea purității ultra-înalte cu un singur mod în fibrele microstructurate cu miez gol cu structură cu dublă placare oferă o idee nouă pentru aplicațiile care necesită puritate ridicată a modurilor de fibră, cum ar fi transmisia energiei cu laser cu fibră, comunicarea cu fibră optică sau detecția prin fibră optică.
Rezultatele cercetării aferente sunt publicate în revista „Ultrahigh Transverse Mode Purity by Enhanced Modal Filtering in Double-Clad Single-Ring Hollow-Core Photonic Crystal Fiber „Rezultatele cercetării au fost publicate în Laser & Photonics Reviews, un jurnal de top de laser și fotonică. . Dr. Zhuozhao Luo, doctorand în comun al Universității de Tehnologie din Wuhan și al Institutului de Mașini Optice din Shanghai (SIOM), a fost primul autor, iar cercetătorul asociat Jiapeng Huang, cercetătorul Xin Jiang și cercetătorul Mian Pang de la Centrul Russell au fost co-corespondenții autorii, împreună cu Dr. Ruochen Yin, doctorand la SIOM, și Dr. Yu Zheng de la Ningbo Aifbo Optoelectronics Technology Co. Această lucrare de cercetare a fost supervizată de prof. Philip Russell, un academician străin al Academiei Chineze de Științe și susținută de Planul de acțiune pentru inovare în știință și tehnologie din Shanghai (21ZR1482700), Fundația Națională pentru Științe Naturale din China (62275254), Programul de construcție și operare a laboratorului Zhangjiang (20DZ2210300), Programul național pentru tineret cu talente la nivel înalt și Talent la nivel înalt Fuyang Program. Programul de talente la nivel înalt și alte suporturi.
Fig. 1 (a) Proiectare teoretică, (b) microscopie electronică cu scanare și (c) model de testare a spectrului de transmisie al fibrei cristaline fotonice antirezonante cu miez gol cu dublu placare
Fig. 2 (a) hărți de câmp apropiat în mod LP01 și LP11 obținute din excitația selectivă a modului, (b) rezultatele pierderii modului LP01 și LP11, (c) curbele FOM ale raportului de suprimare a modului de ordin superior, (d) lungimi de undă centrale ale valori maxime FOM11 (axa stângă) și intervale mari de valori FOM11 (axa dreaptă) pentru fibrele de cristal fotonic antirezonante cu miez gol cu dublă placare cu umplere cu azot de la 1-25 bar, (e) lungimi de undă centrale la curbele FOM măsurate la valori ale presiunii gazului de 1 bar, 10 bar și 20 bar
