Recentment, el Russell Advanced Lightwave Research Center de Hangzhou Optical Precision Machinery Institute (HPMI), juntament amb la Universitat Tecnològica de Wuhan (WUT) i Ningbo Aifab Optoelectronics Technology Co., Ltd. han fet un gran avenç en el buit de puresa ultra alta monomode -Nucli de fibra òptica microestructurada anti-ressonància. L'equip va dissenyar i va fabricar una fibra microestructurada de nucli buit i anti-ressonant amb una distribució capil·lar de pas igual i una estructura de doble revestiment, i va demostrar que la supressió del mode d'ordre superior de la fibra a prop de 1585 nm és d'un a dos ordres. d'una magnitud superior a la de les fibres de nucli buit informades.
La fibra microestructurada anti-ressonant de nucli buit és un nou tipus de guia d'ones de fibra microestructurada guiada per forats d'aire de baix índex de refracció, que té els avantatges de guiar la llum espectral ampli, baixa dispersió, baixes no linealitats, gran àrea de camp de mode i làser elevat. llindar de dany, i ha cridat l'atenció dels investigadors perquè proporciona una excel·lent plataforma de transmissió per a la investigació en els camps de la transmissió làser, la comunicació de fibra òptica, la detecció de fibra òptica i l'òptica no lineal. D'una banda, les bones característiques monomode són importants per a les fibres de nucli buit en aplicacions pràctiques com ara la detecció de fibra d'alt rendiment, les comunicacions de fibra òptica i el processament intel·ligent de la transmissió d'energia làser. Tanmateix, a causa de la limitació del seu principi de guia de la llum, és difícil aconseguir una supressió eficaç de modes d'ordre superior en fibres de nucli buit similar a la de les fibres de nucli sòlid. L'optimització de les característiques d'un sol mode de les fibres òptiques s'aconsegueix sovint mitjançant el disseny de la mida de l'estructura de la fibra per aconseguir modes d'ordre superior al nucli i els modes de revestiment per aconseguir condicions de concordança de fase, augmentant la pèrdua de modes d'ordre superior i filtrant un mode central particular. Tanmateix, aquest tipus de solució no filtra eficaçment altres modes d'ordre superior al nucli, i els modes residuals d'ordre superior encara poden causar problemes com ara fluctuacions de potència de sortida a causa de la interferència intermodal o la diafonia dels senyals transmesos, especialment en el cas. d'aplicacions que utilitzen fibres òptiques més curtes.
Per abordar aquests problemes, l'equip de Russell va explorar un enfocament diferent del filtratge en mode d'ordre superior, en primer lloc, introduint un espai entre els forats més gran entre els capil·lars de revestiment d'una fibra de cristall fotònic anti-ressonant de nucli buit amb un espai uniforme entre els forats per millorar el fuga de modes d'ordre superior i, en segon lloc, introduint una capa d'aire adequada fora de la carcassa a l'exterior del primer revestiment per construir una segona capa de revestiment anti-ressonant de la fibra, tal com es mostra a la figura 1a següent. A causa de les diferències en les longituds d'ona transversals efectives dels diferents modes, aquesta estructura millora significativament la pèrdua del mode d'ordre superior a longituds d'ona específiques i manté la pèrdua del mode fonamental relativament baixa. L'equip va aconseguir experimentalment preparar una fibra anti-ressonant de nucli buit de doble revestiment (Fig. 1b), que forma pics de ressonància densos en l'interval de longitud d'ona llarg per sobre de ~ 1 μm, proporcionant una finestra multinivell per a la transmissió làser amb un únic ultra-alt. -mode puresa, com es mostra a la figura 1c. A més, tal com es mostra a la figura 2, es verifica experimentalment que la relació de rebuig del mode d'ordre superior LP11 del nucli d'aquesta fibra de cristall fotònic anti-ressonant de nucli buit de doble revestiment a prop de 1585 nm és tan alta com 60 dB/km, que és d'un a dos ordres de magnitud superior a la de les fibres informades amb una puresa monomode optimitzada. A més, aquest estudi verifica la sintonització flexible de l'interval de transmissió d'alta puresa en mode únic d'aquesta fibra anti-ressonant de nucli buit amb la variació de la pressió del gas d'ompliment, que amplia efectivament l'interval de longitud d'ona disponible per a mode únic d'alta puresa. . La validació de la puresa ultraalta d'un sol mode en fibres microestructurades de nucli buit amb estructura de doble revestiment proporciona una nova idea per a aplicacions que requereixen una alta puresa de modes de fibra, com ara la transmissió d'energia làser de fibra, la comunicació de fibra òptica o la detecció de fibra òptica.
Els resultats de la investigació relacionats es publiquen a la revista "Ultrahigh Transverse Mode Purity by Enhanced Modal Filtering in Double-Clad Single-Ring Hollow-Core Photonic Crystal Fiber". . El Dr. Zhuozhao Luo, estudiant de doctorat conjunt de la Universitat Tecnològica de Wuhan i l'Institut de Maquinària Òptica de Xangai (SIOM), va ser el primer autor, i l'investigador associat Jiapeng Huang, l'investigador Xin Jiang i l'investigador Mian Pang del Centre Russell van ser els co-corresponents. autors, juntament amb el Dr. Ruochen Yin, estudiant de doctorat de SIOM, i el Dr. Yu Zheng de Ningbo Aifbo Optoelectronics Technology Co. Aquest treball de recerca va ser supervisat pel Prof. Philip Russell, un acadèmic estranger de l'Acadèmia Xinesa de Ciències, i va donar suport. pel Pla d'Acció d'Innovació Científica i Tecnològica de Xangai (21ZR1482700), la Fundació Nacional de Ciències Naturals de la Xina (62275254), el Programa de Construcció i Operació del Laboratori de Zhangjiang (20DZ2210300), el Programa Nacional de Talent Jove d'Alt Nivell i Talent d'alt nivell de Fuyang Programa. Programa de talent d'alt nivell i altres suports.
Fig. 1 (a) Disseny teòric, (b) microscòpia electrònica d'escaneig i (c) patró de prova de l'espectre de transmissió de fibra de cristall fotònic anti-ressonant de nucli buit de doble revestiment
Fig. 2 (a) Mapes de camp proper en mode LP01 i LP11 obtinguts a partir d'excitació selectiva en mode, (b) resultats de pèrdua de mode LP01 i LP11, (c) corbes FOM de relació de supressió de mode d'ordre superior, (d) longituds d'ona centrals de la valors màxims de FOM11 (eix esquerre) i intervals de valors alts de FOM11 (eix dret) per a les fibres de cristall fotònic anti-ressonant de nucli buit de doble revestiment amb farciment de nitrogen des de 1-25 bar, (e) longituds d'ona centrals a les corbes FOM mesurades a valors de pressió de gas d'1 bar, 10 bar i 20 bar
