Это открытие, опубликованное на этой неделе в ведущем журнале Optica Optica, подчеркивает еще одно оптическое свойство, в котором волокна с полой сердцевиной способны превосходить стандартные оптические волокна.
Исследования улучшенных оптических волокон – ключ к успеху во многих фотонных приложениях. В частности, это улучшит производительность Интернета, который в значительной степени зависит от оптических волокон для передачи данных, где текущие технологии начинают достигать своих пределов.
Небольшая часть света, попадающего в оптическое волокно, по мере распространения отражается назад в процессе, известном как обратное рассеяние. Это обратное рассеяние часто крайне нежелательно, поскольку оно вызывает ослабление сигналов, распространяющихся по оптическому волокну, и ограничивает производительность многих волоконно-оптических устройств, таких как оптоволоконные гироскопы, которые используются для навигации на авиалайнерах, подводных лодках и космических кораблях.
Однако возможность надежного и точного измерения обратного рассеяния может быть полезной в других случаях, например, при определении характеристик установленных оптоволоконных кабелей, где обратное рассеяние используется для контроля состояния кабеля и определения местоположения любых разрывов по его длине.
Последнее поколение полых вложенных антирезонансных безузловых волокон (NANF), которые были впервые применены в исследовательской программе LightPipe под руководством Саутгемптона и применены в новых областях применения в рамках программы Airguide Photonics, демонстрируют обратное рассеяние, которое настолько низкое, что до этого момента это оставалось неизмеримым.
Чтобы решить эту проблему, исследователи из Исследовательского центра оптоэлектроники (ORC) при Университете Саутгемптона объединились с коллегами из Центра оптики, фотоники и лазеров (COPL) Университета; Лаваль, Квебек, специализирующиеся на исследованиях высокочувствительных оптических приборов.
Они разработали инструмент, который позволил команде надежно измерить чрезвычайно слабые сигналы, рассеянные обратно в новейших полых волокнах, изготовленных с помощью ORC, – подтвердив, что рассеяние более чем на четыре порядка ниже, чем в стандартных волокнах, в соответствии с теоретическими ожиданиями.
Профессор Радан Славик, руководитель группы когерентных оптических сигналов ORC, говорит: «Мне очень повезло работать в ORC, где долгосрочные ведущие в мире исследования моих коллег по проектированию и изготовлению привели к минимальным потерям. и самые длинные волокна с полой сердцевиной из когда-либо созданных.
Моя работа была сосредоточена на измерении уникальных свойств этих волокон, что часто является сложной задачей и требует сотрудничества с ведущими мировыми группами в области измерений, такими как Национальная физическая лаборатория Великобритании и измерительными приборами, такими как Universite Laval."
Д-р Эрик Нумкам Фокуа, который провел теоретический анализ в ORC для подтверждения этих выводов, говорит: «Экспериментальное подтверждение нашего теоретического предсказания о том, что обратное рассеяние в наших последних полых волокнах в 10 000 раз меньше, чем в стандартных полностью стеклянных волокнах, демонстрирует их превосходство для многих оптоволоконных приложений.
«Более того, возможность измерения таких низких уровней сигнала обратного рассеяния также имеет решающее значение для развития самой технологии полых волокон, поскольку она обеспечивает критически важный путь к распределенному поиску неисправностей в изготовленных полых волокнах и кабелях, необходимых для продвижения вперед улучшений. в своих производственных процессах. Существующая технология просто недостаточно чувствительна для работы с этими радикально новыми волокнами, и эта работа демонстрирует решение этой проблемы."