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中空纤维为下一代科学仪器带来了前景

2020-06-20 05:55

NANF极化保持。学分:南安普敦大学

最近在Nature Photonics上发表的新型光纤的最新进展突出了该技术在下一代光学干涉系统和传感器方面的潜力。

空心光纤通过在空气或真空填充芯中引导弯曲周围的光,将最先进的干涉仪的自由空间传播性能与现代光纤的科学长度尺度相结合。

研究人员正在与行业合作伙伴合作,与国家物理实验室合作,并在航空光子学计划中利用英国网络,进一步扩大发现的影响。

中空纤维集团负责人Francesco Poletti教授说:“通过消除纤维中心的玻璃,我们还消除了输入光束偏振纯度可能降低的物理机制。因此,我们的光纤提供的品质代表了向性能大幅飞跃的范式转变。

“衰减低至0.28 dB/km,并且有望很快达到可能低于常规光纤瑞利散射极限的水平,这种波导结构很快就可以为下一代光子学科学仪器提供定制波长和数百公里范围内的真空导向纯度和环境不敏感性。“15>

Francesco Poletti。信用:南安普敦大学

在保持其所有基本属性的同时传播光波是所有使用光来感知环境或传输数据和功率的应用的基本关注点。高性能干涉仪,陀螺仪和频率梳使用光的波长作为微型标尺,以令人难以置信的accurat测量距离,旋转速度和时间e精度。它们都依赖于具有最高空间,光谱和偏振纯度的光束的传输。

为了获得最佳性能,科学家们目前需要在真空中通过自由空间传播光线,例如在美国激光干涉仪重力波观测仪(LIGO)的4公里处,这些先进的干涉仪非常昂贵,并且在更短的长度尺度下通常不切实际。玻璃光纤在传感技术中提供了更实用和便携的替代方案,但会降低极化纯度并受到不利的非线性影响。

空心光纤克服了所有这些挑战,以提高光学干涉系统和传感器的潜力,例如在构成惯性导航系统核心的光学陀螺仪内,或者用于灵活传输和相干组合的强极化辐射下一代兆瓦激光器。

这项最新的南安普敦研究由欧盟资助的灯管项目赞助,该项目建立在Zepler研究所着名的光电子研究中心数十年的工作基础上。

该中心及其主任David Payne爵士在光纤技术的发展中发挥了主导作用,用于需要控制光偏振状态的应用。该领域的工作也促成了spinout公司Fibercore的成立,该公司已成为极化保持光纤生产的全球市场领导者。

David Payne爵士说:“在光学领域有许多应用需要严格的偏振控制,例如当两个光束干扰感知由重力波引起的微小变化,或光纤中的旋转传感陀螺仪。传输光的理想方法是光纤,但这通常会导致不确定的科学、游走的p传感器中的极化状态和漂移。令人惊讶的是,某些类型的中空芯纤维可以长距离保持稳定的偏振,这一观察结果将对下一代光学传感器产生巨大影响。

“空心纤维继续让我们感到惊讶,看起来好像纤维不在那里-就像真空一样没有衍射。”

参考文献:A。Taranta,E。Numkam-Fokoua,S。Abokhamis-Mousavi,J。R.Hayes,T。D.Bradley,G。T.Jasion和F.Poletti的“抗共振中空芯光纤的特殊偏振纯度”,2020年5月11日,Nature Photonics
DOI:10.1038/s41566-020-0633-x

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