Neseniai Russell Advanced Lightwave tyrimų centras Hangdžou Optical Precision Machinery Institute (HPMI) kartu su Uhano technologijos universitetu (WUT) ir Ningbo Aifab Optoelectronics Technology Co., Ltd. padarė itin aukšto vienmodžio grynumo tuščiavidurio proveržį. - šerdies antirezonansinis mikrostruktūrinis optinis pluoštas. Komanda suprojektavo ir pagamino tuščiavidurį, antirezonansinį mikrostruktūrinį pluoštą su nevienodo žingsnio kapiliarų pasiskirstymu ir dviguba apvalkalo struktūra, ir įrodė, kad pluošto aukštesnio laipsnio režimo slopinimas netoli 1585 nm yra maždaug nuo vienos iki dviejų eilės. didesnis nei praneštų tuščiavidurių pluoštų.
Tuščiavidurės šerdies antirezonansinis mikrostruktūrinis pluoštas yra naujo tipo mikrostruktūrinio pluošto bangolaidis, valdomas mažo lūžio rodiklio oro skylėmis, turintis plataus spektro šviesos nukreipimo, mažos dispersijos, mažo netiesiškumo, didelio režimo lauko ploto ir didelio lazerio veikimo privalumus. pažeidimo slenkstį ir patraukė tyrėjų dėmesį, nes suteikia puikią perdavimo platformą lazerio perdavimo, šviesolaidinio ryšio, šviesolaidinio jutimo ir netiesinės optikos srityse. Viena vertus, geros vieno režimo charakteristikos yra svarbios tuščiaviduriams pluoštams praktikoje, pvz., didelio našumo skaidulų jutime, optinio pluošto ryšiuose ir protingame lazerio energijos perdavimo apdorojime. Tačiau dėl šviesos kreipiamojo principo apribojimo sunku pasiekti efektyvų aukštesnės eilės režimų slopinimą tuščiaviduriuose pluoštuose, panašiai kaip ir kietojo šerdies pluoštuose. Optinių skaidulų vienmodžių charakteristikų optimizavimas dažnai pasiekiamas projektuojant skaidulų struktūros dydį, kad būtų pasiekti aukštesnės eilės režimai šerdyje, o apvalkalo režimai – fazių derinimo sąlygos, didinant aukštesnės eilės režimų praradimą ir tam tikro pagrindinio režimo filtravimas. Tačiau tokio tipo sprendimas efektyviai nefiltruoja kitų aukštesnės eilės režimų šerdyje, o liekamieji aukštesnės eilės režimai vis tiek gali sukelti problemų, tokių kaip išėjimo galios svyravimai dėl intermodalinių trikdžių arba perduodamų signalų perdavimas, ypač trumpesnius optinius pluoštus naudojančių programų.
Siekdama išspręsti šias problemas, Russell komanda ištyrė kitokį požiūrį į aukštesnio laipsnio režimo filtravimą, pirma, įvesdama didesnį atstumą tarp tuščios šerdies antirezonansinio fotoninio kristalinio pluošto apvalkalų kapiliarų su vienodais tarpais tarp skylių, kad pagerintų aukštesnio laipsnio režimų nutekėjimas, ir, antra, įvedant tinkamą oro sluoksnį už korpuso pirmosios apvalkalo išorėje, kad būtų sukurtas antrasis antirezonansinis pluošto apvalkalo sluoksnis, kaip parodyta 1a pav. Dėl skirtingų režimų efektyvių skersinių bangų ilgių skirtumų ši struktūra žymiai padidina aukštesnio laipsnio režimo nuostolius esant tam tikriems bangos ilgiams ir išlaiko santykinai žemą pagrindinio režimo praradimą. Komandai eksperimentiškai pavyko paruošti dvigubo apvalkalo tuščiavidurį antirezonansinį pluoštą (1b pav.), kuris sudaro tankias rezonansines smailes ilgo bangos ilgio intervale virš ~ 1 μm, suteikdamas daugiapakopį langą lazerio perdavimui su itin aukštu viengubu -režimo grynumas, kaip parodyta 1c pav. Be to, kaip parodyta 2 pav., eksperimentiškai patikrinta, kad šio dvigubo dengto tuščiavidurio antirezonansinio fotoninio kristalo pluošto šerdies LP11 aukštesnio laipsnio režimo atmetimo koeficientas netoli 1585 nm yra net 60 dB/km. yra maždaug viena ar dviem dydžiais didesnis nei nurodytų skaidulų, kurių vieno modo grynumas yra optimizuotas. Be to, šiuo tyrimu patikrinamas šio tuščiavidurio antirezonansinio pluošto didelio vienmodžio grynumo perdavimo intervalo lankstus derinimas, kintant užpildymo dujų slėgiui, o tai veiksmingai išplečia bangos ilgio intervalą, prieinamą didelio grynumo vienmodiam režimui. . Itin aukšto vienmodio grynumo patvirtinimas tuščiavidurių šerdies mikrostruktūrinių skaidulų su dviguba apvalkalo struktūra suteikia naują idėją programoms, kurioms reikalingas didelis skaidulų režimų grynumas, pavyzdžiui, skaidulinio lazerio energijos perdavimas, šviesolaidinis ryšys arba šviesolaidinis jutimas.
Susiję tyrimų rezultatai paskelbti žurnale „Ultrahigh Transverse Mode Purity by Enhanced Modal Filtering in Enhanced Modal Filtering in Double-Clad Single-Ring Hollow-Core Photonic Crystal Fiber“ Tyrimo rezultatai buvo paskelbti Laser & Photonics Reviews, populiariausiame lazerių ir fotonikos žurnale. . Dr. Zhuozhao Luo, bendras Wuhano technologijos universiteto ir Šanchajaus optinių mašinų instituto (SIOM) doktorantas, buvo pirmasis autorius, o asocijuotasis tyrėjas Jiapengas Huangas, tyrėjas Xin Jiangas ir mokslininkas Mianas Pangas iš Russell centro. autoriai, dr. Ruochen Yin, SIOM doktorantas, ir daktaras Yu Zheng iš Ningbo Aifibo Optoelectronics Technology Co. Šiam tiriamajam darbui vadovavo Kinijos mokslų akademijos užsienio akademikas prof. Philipas Russellas. pagal Šanchajaus mokslo ir technologijų inovacijų veiksmų planą (21ZR1482700), Kinijos nacionalinį gamtos mokslų fondą (62275254), Zhangjiang laboratorijų statybos ir eksploatavimo programą (20DZ2210300), Nacionalinę aukšto lygio talentų jaunimo programą ir Fuyang aukšto lygio talentus Programa. Aukšto lygio talentų programa ir kita pagalba.
1 pav. (a) Teorinis dizainas, (b) skenuojanti elektroninė mikroskopija ir (c) dvigubo dengto tuščiavidurio antirezonansinio fotoninio kristalinio pluošto perdavimo spektro bandymo modelis
2 pav. (a) LP01 ir LP11 režimų artimojo lauko žemėlapiai, gauti iš režimo selektyvaus sužadinimo, (b) LP01 ir LP11 režimų praradimo rezultatai, (c) aukštesnio laipsnio režimo slopinimo koeficiento FOM kreivės, (d) centriniai bangos ilgiai didžiausios FOM11 vertės (kairioji ašis) ir dideli FOM11 verčių intervalai (dešinė ašis) dvigubo apvalkalo tuščiavidurių antirezonansinių fotoninių kristalų pluoštams su azoto pripildymu iš 1-25 juostos, (e) centriniai bangos ilgiai FOM kreivėse išmatuoti esant 1 bar, 10 bar ir 20 bar dujų slėgio vertėms
