Hiljuti on Hangzhou optiliste täppismasinate instituudi (HPMI) Russell Advanced Lightwave Research Center koos Wuhani Tehnikaülikooli (WUT) ja Ningbo Aifab Optoelectronics Technology Co., Ltd.-ga teinud läbimurde ülikõrge ühemoodilise puhtusega õõnesõõnes. -tuumaline antiresonantsi mikrostruktureeritud optiline kiud. Meeskond kavandas ja valmistas õõnestuumalise antiresonantse mikrostruktureeritud kiu, mille kapillaaride jaotus on ebavõrdne ja topeltkatte struktuur, ning näitas, et kiu kõrgemat järku režiimi summutus 1585 nm lähedal on umbes üks kuni kaks järku. suurusjärgus suurem kui teatatud õõneskiudude puhul.
Õõnestuumaline antiresonantsne mikrostruktureeritud kiud on uut tüüpi mikrostruktureeritud kiudude lainejuht, mida juhivad madala murdumisnäitajaga õhuaugud, mille eelisteks on lai spektraalne valgusjuhtimine, madal dispersioon, madal mittelineaarsus, suur režiimivälja pindala ja kõrge laserkiirgus. kahjulävi ning on pälvinud teadlaste tähelepanu, kuna see on suurepärane edastusplatvorm laseredastuse, fiiberoptilise side, fiiberoptilise anduri ja mittelineaarse optika valdkondade teadusuuringuteks. Ühest küljest on head ühemoodilised omadused õõneskiudude jaoks olulised sellistes praktilistes rakendustes nagu suure jõudlusega kiudude tuvastamine, kiudoptiline side ja laserenergia ülekande intelligentne töötlemine. Kuid selle valguse juhtpõhimõtte piiratuse tõttu on õõneskiudude puhul raske saavutada kõrgemat järku režiimide tõhusat mahasurumist, mis on sarnane tahke südamikuga kiudude omaga. Optiliste kiudude ühemoodiliste omaduste optimeerimine saavutatakse sageli kiu struktuuri suuruse kavandamisega, et saavutada südamikus kõrgemat järku režiimid ja katterežiimide abil, et saavutada faaside sobitamise tingimused, suurendades kõrgema järgu režiimide kadu ja konkreetse põhirežiimi välja filtreerimine. Kuid seda tüüpi lahendus ei filtreeri tõhusalt välja teisi kõrgema astme režiime tuumas ja ülejäänud kõrgema astme režiimid võivad siiski põhjustada probleeme, nagu väljundvõimsuse kõikumine intermodaalsetest häiretest või edastatavate signaalide läbirääkimisest, eriti juhul, kui lühemaid optilisi kiude kasutavate rakenduste jaoks.
Nende probleemide lahendamiseks uuris Russelli meeskond teistsugust lähenemist kõrgema järgu režiimide filtreerimisele, esiteks, luues tühja südamikuga antiresonantse fotoonilise kristallkiu kattekapillaaride vahele suurema aukude vahe, millel on ühtlane aukude vahe. kõrgema järgu režiimide lekkimine ja teiseks sobiva õhukihi sisestamine korpusest väljapoole esimese katte välisküljele, et ehitada kiust teine resonantsvastane kattekiht, nagu on näidatud alloleval joonisel 1a. Erinevate režiimide efektiivsete põiklainepikkuste erinevuste tõttu suurendab see struktuur oluliselt kõrgemat järku režiimi kadu teatud lainepikkustel ja hoiab põhirežiimi kadu suhteliselt madalal. Meeskonnal õnnestus katseliselt valmistada kahekordse kattekihiga õõnestuumaline antiresonantskiud (joonis 1b), mis moodustab pika lainepikkuse intervallis üle ~ 1 μm tihedad resonantspiigid, pakkudes mitmetasandilist akent ülikõrge ühekordse laserülekandeks. -režiimi puhtus, nagu on näidatud joonisel 1c. Lisaks, nagu on näidatud joonisel 2, on eksperimentaalselt kontrollitud, et selle topeltkattega õõnestuumalise antiresonantse fotoonilise kristallkiu tuuma LP11 kõrgema astme režiimi hülgamissuhe 1585 nm lähedal on 60 dB/km, mis on umbes üks kuni kaks suurusjärku kõrgem kui teatatud optimeeritud ühemoodilise puhtusega kiudude oma. Lisaks kontrollib see uuring selle õõnsatuumalise antiresonantskiu kõrge ühemoodilise puhtusastmega ülekandeintervalli paindlikku häälestatavust koos täitegaasi rõhu muutumisega, mis laiendab tõhusalt kõrge puhtusastmega ühemoodilise kiu lainepikkuse intervalli. . Ülikõrge ühemoodilise puhtuse valideerimine kahekordse kattestruktuuriga õõnestuumalistes mikrostruktuursetes kiududes annab uue idee rakenduste jaoks, mis nõuavad kiudoptilise režiimi kõrget puhtust, näiteks kiudlaseri energiaülekanne, fiiberoptiline side või fiiberoptiline andur.
Seotud uurimistulemused on avaldatud ajakirjas "Ultrahigh Transverse Mode Purity by Enhanced Modal Filtering in Double-Clad Single-Ring Hollow-Core Photonic Crystal Fiber" Uurimistulemused avaldati laseri ja fotoonika tippajakirjas Laser & Photonics Reviews. . Wuhani Tehnikaülikooli ja Shanghai Optiliste Masinate Instituudi (SIOM) ühine doktorant dr Zhuozhao Luo oli esimene autor ning kaasteadur Jiapeng Huang, teadur Xin Jiang ja teadur Mian Pang Russelli keskusest. autorid koos SIOMi doktorandi dr Ruochen Yin ja Ningbo Aifibo Optoelectronics Technology Co dr Yu Zhengiga. Seda uurimistööd juhendas Hiina Teaduste Akadeemia välisakadeemik prof Philip Russell ja seda toetas Shanghai teaduse ja tehnoloogia innovatsiooni tegevuskava (21ZR1482700), Hiina riikliku loodusteaduste fondi (62275254), Zhangjiangi labori ehitus- ja tööprogrammi (20DZ2210300), riikliku kõrgetasemelise talentide noorteprogrammi ja Fuyangi kõrgetasemelise talentide programmi alusel. Programm. Kõrgetasemeline talendiprogramm ja muud toetused.
Joonis 1 (a) Teoreetiline disain, (b) skaneeriv elektronmikroskoopia ja (c) topeltkattega õõnestuumalise antiresonantse fotoonilise kristallkiu ülekandespektri testmuster
Joonis 2 (a) LP01 ja LP11 režiimi lähivälja kaardid, mis on saadud režiimivalikulise ergastusega, (b) LP01 ja LP11 režiimi kadude tulemused, (c) kõrgema astme režiimi summutussuhte FOM kõverad, (d) režiimi kesksed lainepikkused. maksimaalsed FOM11 väärtused (vasak telg) ja kõrged FOM11 väärtuste intervallid (parem telg) topeltkattega õõnestuumaliste antiresonantssete fotooniliste kristallkiudude jaoks, mis on täidetud 1-25 baarist lämmastikuga, (e) mõõdeti FOM kõverate keskmist lainepikkust gaasirõhu väärtustel 1 bar, 10 bar ja 20 bar
