Квадрат круга
Современные оптические волокна обычно имеют прочную стеклянную сердцевину, поэтому внутри нет воздуха.
Свет может распространяться по волокнам, но через 15 километров теряет половину своей интенсивности. Он продолжает ослабевать до тех пор, пока его с трудом можно обнаружить с расстояния 300 километров.
Таким образом, чтобы свет продолжал двигаться, его необходимо увеличивать через регулярные промежутки времени.
Подход Thevenaz основан на новых полых оптических волокнах, заполненных воздухом или газом. "Воздух означает меньшее ослабление, поэтому свет может распространяться на большее расстояние. Это реальное преимущество ", – говорит профессор.
Но в тонком веществе, таком как воздух, свет труднее усилить. "В этом суть проблемы: свет распространяется быстрее, когда сопротивление меньше, но в то же время на него труднее воздействовать. К счастью, благодаря нашему открытию этот круг возведен в квадрат."
От инфракрасного до ультрафиолетового
Итак, что сделали исследователи? «Мы просто добавили давление к воздуху в волокне, чтобы создать контролируемое сопротивление», – объясняет Фань Ян, аспирант. "Он работает аналогично оптическому пинцету – молекулы воздуха сжимаются и образуют регулярно расположенные кластеры. Это создает звуковую волну, которая увеличивается по амплитуде и эффективно дифрагирует свет от мощного источника в сторону ослабленного луча, так что он усиливается до 100000 раз."Таким образом, их техника делает свет значительно более мощным. «Наша технология может применяться к любому типу света, от инфракрасного до ультрафиолетового и к любому газу», – поясняет он. Их результаты только что были опубликованы в Nature Photonics.
Чрезвычайно точный термометр
В будущем эта технология может служить и другим целям, помимо усиления света. Например, оптические волокна с полой сердцевиной или сжатым газом могут быть использованы для изготовления сверхточных термометров. "Мы сможем измерить распределение температуры в любой точке волокна.
Поэтому, если пожар начинается вдоль туннеля, мы будем точно знать, где он начался, исходя из повышения температуры в данной точке », – говорит Флавиен Гигер, аспирант. Технология также может быть использована для создания временной оптической памяти путем остановки света в волокне на микросекунду – это в десять раз дольше, чем это возможно в настоящее время.