Оптические волокна с полой сердцевиной сочетают в себе характеристики распространения в свободном пространстве самых передовых интерферометров с масштабами длины современных оптических волокон, направляя свет по изгибам сердцевины, заполненной воздухом или вакуумом.
Исследователи взаимодействуют с отраслевыми партнерами, сотрудничают с Национальной физической лабораторией и используют британскую сеть в программе Airguide Photonics, поскольку они еще больше расширяют влияние открытия.
Профессор Франческо Полетти, руководитель группы по производству волокон с полыми сердцевинами, говорит: «Удалив стекло из центра волокна, мы также устранили физические механизмы, с помощью которых может ухудшаться поляризационная чистота входного луча.
В результате наши волокна обладают качествами, которые представляют собой сдвиг парадигмы в сторону огромного скачка в производительности.
"При затухании всего 0.28 дБ / км и перспектива вскоре достичь уровней, потенциально ниже предела рэлеевского рассеяния обычных волокон, такие волноводные структуры могут вскоре обеспечить вакуумную чистоту наведения и нечувствительность к окружающей среде на заказных длинах волн и на расстояниях более сотен километров для следующего поколения фотоники. включенные научные инструменты."
Распространение световых волн при сохранении всех их основных атрибутов является фундаментальной проблемой для всех приложений, которые используют свет для определения окружающей среды или для передачи данных и энергии. Высокопроизводительные интерферометры, гироскопы и частотные гребенки используют длину световой волны в качестве миниатюрной линейки для измерения расстояний, скорости вращения и времени с невероятно точной точностью. Все они полагаются на передачу световых лучей с максимально возможной пространственной, спектральной и поляризационной чистотой.
Для достижения наилучших возможных характеристик ученым в настоящее время необходимо распространять свет в свободном пространстве в вакууме, например, в 4-километровых рукавах лазерной интерферометрической обсерватории гравитационных волн (LIGO) в США.
Однако эти усовершенствованные интерферометры чрезвычайно дороги и зачастую непрактичны даже при гораздо меньших масштабах длины. Стеклянные оптические волокна предлагают более практичную и портативную альтернативу сенсорным технологиям, но ухудшают чистоту поляризации и страдают от вредных нелинейных эффектов.
Волокна с полой сердцевиной преодолевают все эти проблемы для повышения потенциала оптических интерферометрических систем и датчиков, например, в оптических гироскопах, которые составляют основу инерциальных навигационных систем, или для гибкой доставки и когерентной комбинации интенсивного поляризованного излучения для следующего поколения Лазеры мегаватт.
Это последнее исследование в Саутгемптоне спонсировалось финансируемым Европейским союзом проектом LightPipe, который основан на десятилетиях работы в Исследовательском центре оптоэлектроники Института Зеплера.
Центр и его директор профессор сэр Дэвид Пейн сыграли ведущую роль в разработке волоконно-оптических технологий для приложений, требующих управления состояниями поляризации света.
Работа в этой области также привела к созданию дочерней компании Fibercore, которая зарекомендовала себя как лидер мирового рынка в производстве оптических волокон с сохранением поляризации.
Профессор сэр Дэвид Пейн сказал: «Существует множество применений в оптике, которые требуют строгого контроля поляризации, например, когда два луча мешают обнаруживать крошечные изменения, вызванные гравитационными волнами, или измерение вращения в волоконных гироскопах. Идеальный способ передачи света – оптическое волокно, но это обычно приводит к неопределенному, блуждающему состоянию поляризации и дрейфу датчика.
Было большим сюрпризом обнаружить, что некоторые типы полого волокна могут сохранять стабильную поляризацию на больших расстояниях, и это наблюдение окажет огромное влияние на оптические датчики следующего поколения.
"Волокна с полой сердцевиной продолжают удивлять нас тем, что кажется, будто волокна там не было – точно так же, как вакуум без дифракции."