NANF极化。图片来源:南安普顿大学
这种新型光纤的最新进展最近发表在《自然光子学》(Nature Photonics)杂志上，强调了该技术在下一代光学干涉测量系统和传感器方面的潜力。
空心光纤结合了最先进的干涉仪的自由空间传播性能和现代光纤的长度尺度，通过在充满空气或真空的芯中引导光绕过弯曲。
研究人员正在与行业伙伴合作，与国家物理实验室合作，并利用Airguide Photonics项目中的英国网络进一步扩大发现的影响。
中空纤维小组的负责人Francesco Poletti教授说:“通过消除纤维中心的玻璃，我们也消除了可以降低输入光束偏振纯度的物理机制。因此，我们的纤维提供的质量代表了一个范式的转变，以实现性能的巨大飞跃。
“衰减低至0.28 dB/km，有望很快达到低于常规光纤瑞利散射极限的水平，这种波导结构可以很快在定制波长和超过数百公里的下一代光子科学仪器中提供类似真空的制导纯度和环境灵敏度。”
弗朗西斯科·Poletti。图片来源:南安普顿大学
传播光波的同时保持其所有的基本属性是所有应用程序使用光来感知环境或传输数据和电力的基本问题。高性能干涉仪、陀螺仪和频率梳将光的波长作为微型尺子来测量距离、旋转速度和时间，其精度令人难以置信。它们都依赖于传输尽可能高的空间、光谱和偏振纯度的光束。
为了达到可能的最佳性能，科学家目前需要在真空的自由空间中传播光，例如在美国激光干涉引力波天文台(LIGO)的4千米臂上传播光。然而，这些先进的干涉仪非常昂贵，即使在更短的长度尺度上也常常不切实际。玻璃光纤在传感技术中提供了一种更实用和便携的替代方案，但会降低偏振纯度，并受到有害的非线性影响。
中空芯光纤克服了所有这些挑战，增强了光学干涉系统和传感器的潜力，例如，在光学陀螺仪中，形成惯性导航系统的核心，或为下一代兆瓦激光器提供灵活的传输和强偏振辐射的相干组合。
这项最新的南安普顿研究是由欧盟资助的光管项目赞助的，该项目建立在著名的齐普勒研究所光电子研究中心几十年的工作基础上。
该中心及其主任大卫·佩恩爵士教授在光纤技术的发展中发挥了领导作用，用于控制光的偏振状态。在这一领域的工作也导致了纤芯公司的成立，该公司已成为保偏光纤生产的全球市场领导者。
大卫·佩恩教授说:“在光学领域有很多应用都需要严格的偏振控制，比如当两束光干涉时，以感知由引力波引起的微小变化，或者光纤陀螺仪中的旋转传感。传输光的理想方式是使用光纤，但这通常会导致不确定的、徘徊的偏振状态和传感器的漂移。令人惊讶的是，某些类型的空心光纤可以在长距离上保持稳定的偏振，这一观察结果将对下一代光学传感器产生巨大影响。
“中空纤维继续以各种方式让我们感到惊讶，就好像纤维不存在一样——就像没有衍射的真空。”
参考文献:A. Taranta, E. Numkam Fokoua, S. Abokhamis Mousavi, J. R. Hayes, T. D. Bradley, G. T. Jasion和F. Poletti, Nature Photonics, 2020年5月11日。DOI: 10.1038 / s41566 - 020 - 0633 - x
