A közelmúltban a Hangzhou Optical Precision Machinery Institute (HPMI) Russell Advanced Lightwave Research Center a Wuhani Műszaki Egyetemmel (WUT) és a Ningbo Aifab Optoelectronics Technology Co., Ltd.-vel közösen áttörést ért el az ultramagas egymódusú tisztaságú üreges kialakításban. -magos anti-rezonancia mikrostrukturált optikai szál. A csapat egy üreges magú, anti-rezonáns mikroszerkezetű szálat tervezett és gyártott, amelynek kapilláris eloszlása nem egyenlő, és kettős burkolatú szerkezettel rendelkezik, és bebizonyította, hogy a szál magasabb rendű móduselnyomása 1585 nm közelében körülbelül egy-két nagyságrendű. nagyságrenddel nagyobb, mint a jelentett üreges magszálaké.
Az üreges magú antirezonáns mikrostrukturált szál egy új típusú mikrostrukturált szálas hullámvezető, amelyet alacsony törésmutatójú léglyukak vezetnek, és amelynek előnyei a széles spektrumú fényvezetés, az alacsony szórás, az alacsony nemlinearitás, a nagy üzemmód-mezőterület és a nagy lézersugár. károsodási küszöböt, és felkelti a kutatók figyelmét, mert kiváló átviteli platformot biztosít a lézerátvitel, a száloptikai kommunikáció, a száloptikai érzékelés és a nemlineáris optika területén végzett kutatásokhoz. Egyrészt a jó egymódusú jellemzők fontosak az üreges magos szálak számára olyan gyakorlati alkalmazásokban, mint a nagy teljesítményű szálérzékelés, a száloptikai kommunikáció és a lézerenergia-átvitel intelligens feldolgozása. Fényvezetési elvének korlátai miatt azonban nehéz elérni a magasabb rendű módusok hatékony elnyomását az üreges magszálakban, hasonlóan a tömörmagú szálakhoz. Az optikai szálak egymódusú jellemzőinek optimalizálását gyakran a szálszerkezet méretének megtervezésével érik el, hogy magasabb rendű módokat érjenek el a magban és a burkolati módokat a fázisillesztési feltételek elérése érdekében, növelve a magasabb rendű módok veszteségét és egy adott magmód kiszűrése. Ez a fajta megoldás azonban nem szűri ki hatékonyan a többi magasabb rendű módot a magban, és a fennmaradó magasabb rendű módok továbbra is problémákat okozhatnak, például intermodális interferencia vagy a továbbított jelek áthallása miatti kimeneti teljesítmény ingadozásokat, különösen abban az esetben, ha rövidebb optikai szálakat használó alkalmazásokhoz.
E problémák megoldása érdekében Russell csapata a magasabb rendű módú szűrés más megközelítését vizsgálta, először is egy üres magú, antirezonáns fotonikus kristályszál burkolati kapillárisai között nagyobb lyuktávolságot építettek be egyenletes lyuktávolsággal, hogy javítsák a szűrést. magasabb rendű módok szivárgása, másodszor pedig megfelelő levegőréteg bevezetése a burkolaton kívül az első burkolat külső oldalán, hogy a szálból egy második antirezonáns burkolóréteget hozzunk létre, amint az alábbi 1a. ábrán látható. A különböző módusok effektív transzverzális hullámhosszainak különbségei miatt ez a struktúra jelentősen növeli a magasabb rendű módusveszteséget meghatározott hullámhosszokon, és viszonylag alacsonyan tartja az alapmódus veszteségét. A csapatnak kísérletileg sikerült előállítania egy kettős burkolatú üreges mag antirezonáns szálat (1b. ábra), amely ~1 μm feletti hosszú hullámhossz-intervallumban sűrű rezonanciacsúcsokat képez, így többszintű ablakot biztosít a lézerátvitelhez ultramagas szimpla sugárzással. -módusú tisztaság, amint az 1c. ábrán látható. Továbbá, amint a 2. ábrán látható, kísérletileg igazoltuk, hogy ennek a kettős bevonatú, üreges magú antirezonáns fotonikus kristályszálnak a mag LP11 magasabb rendű mód elutasítási aránya 1585 nm közelében eléri a 60 dB/km-t, ami körülbelül egy-két nagyságrenddel magasabb, mint az optimalizált egymódusú tisztaságú szálaké. Ezenkívül ez a tanulmány igazolja ennek az üreges magú antirezonáns szálnak a nagy egymódusú tisztaságú átviteli intervallumának rugalmas hangolhatóságát a töltőgáz nyomásának változásával, ami hatékonyan kiterjeszti a nagy tisztaságú egymódusú üzemmódhoz rendelkezésre álló hullámhossz-intervallumot. . Az ultramagas egymódusú tisztaság validálása a kettős burkolatú szerkezetű üreges mikroszerkezetű szálakban új ötletet ad a nagy tisztaságú szálas módokat igénylő alkalmazásokhoz, mint például a szálas lézeres energiaátvitel, a száloptikai kommunikáció vagy a száloptikai érzékelés.
A kapcsolódó kutatási eredményeket az "Ultrahigh Transverse Mode Purity by Enhanced Modal Filtering in Double-Clad Single-Ring Hollow-Core Photonic Crystal Fiber" című folyóiratban tették közzé. . Dr. Zhuozhao Luo, a Wuhan University of Technology és a Shanghai Institute of Optical Machinery (SIOM) közös PhD-hallgatója volt az első szerző, és Jiapeng Huang társkutató, Xin Jiang kutató és Mian Pang kutató, a Russell Center munkatársai voltak. szerzők, Dr. Ruochen Yin, a SIOM PhD hallgatója és Dr. Yu Zheng, a Ningbo Aifibo Optoelectronics Technology Co. munkatársa. Ezt a kutatási munkát Prof. Philip Russell, a Kínai Tudományos Akadémia külföldi akadémikusa irányította és támogatta. a Sanghaji Tudományos és Technológiai Innovációs Cselekvési Terv (21ZR1482700), a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány (62275254), a Zhangjiang Laboratórium építési és üzemeltetési programja (20DZ2210300), a Nemzeti Magas szintű Tehetség Ifjúsági Program és a Fuyang Magas szintű Tehetség Program. Magas szintű tehetségprogram és egyéb támogatások.
1. ábra (a) Elméleti tervezés, (b) pásztázó elektronmikroszkópia és (c) kettős bevonatú üreges magú antirezonáns fotonikus kristályszál átviteli spektrum vizsgálati mintája
2. ábra (a) Üzemmód-szelektív gerjesztésből nyert LP01 és LP11 módú közelmezős térképek, (b) LP01 és LP11 módusvesztési eredmények, (c) magasabb rendű módus elnyomási arányú FOM görbék, (d) a középső hullámhossz maximális FOM11-értékek (bal tengely) és magas FOM11-érték intervallumok (jobb tengely) a kettős burkolatú üreges anti-rezonáns fotonikus kristályszálak esetében, amelyek nitrogéntöltetet tartalmaznak 1-25 bar-ból, (e) középső hullámhosszak FOM-görbéknél mérve 1 bar, 10 bar és 20 bar gáznyomás értékeken
