研究人員們發現扭曲會,影響光子晶體光纖的傳輸行為

2021-01-08 小立大香

簡單的縱向扭曲將某些微結構光纖轉換成濾光器,埃爾蘭根馬克斯普朗克光學研究所的研究人員已經在光子晶體光纖中詳細測量了這種效應,並找到了解釋它的理論,他們的研究結果將允許光通信和雷射器,傳感器和光放大器的新應用,玻璃纖維通常用於長距離傳輸光例如,通過網際網路進行快速數據傳輸,光子晶體光纖(PCF)是這種光纖的新型變體,目前主要用於基礎研究,它們的橫截面讓人想起蜂窩狀:圍繞核心的微小空心管沿圓形纖維延伸,它們確保光線僅以低損耗運輸在核心區域,如果光子晶體纖維繞其縱軸扭曲,則其傳輸行為會發生顯著變化某些波長的傳輸變得更加差,光纖變成螺旋狀,像濾波器一樣工作,通過扭曲可以很容易地控制行為:通過更強的扭曲,透射率的下降向更長的波長移動,

由PhilipRussell領導的埃爾蘭根工作的研究小組詳細研究了這種效應,他們固定了PCF的一端,並使用電機使另一端精確地圍繞其軸旋轉,同時將二氧化碳雷射掃描到光纖上以加熱和軟化玻璃,來自超連續光源的光,能夠在很寬的波長範圍內幾乎均勻地發光,然後被發射到扭曲的光纖纖芯和用於測量透射光譜的光譜分析儀,即,找出特別有效地抑制哪些波長,在該實驗中,在400至1000納米的波長範圍內的透射率明顯地在四個點處浸透,正如預期的那樣,當PCF更加緊密地扭曲時,其向更長的波長移動,科學家們還發現他們的仿真非常一致:PhilipRussell說「早期的研究解釋了具有一種晶格效應的濾波器,但是,傳輸最小值的波長必須隨著扭曲周期的長度而增加,我們的測量和模擬顯示情況正好相反,「

拉塞爾用19世紀的類比來解釋過濾效果:1878年,英國物理學家約翰威廉斯特拉特(LordRayleigh)發現聲音是在倫敦聖保羅大教堂圓頂周圍的圓形路徑中引導的,這種「耳語畫廊」效應也存在於光學中,例如當光在玻璃微球內部反覆多次時,在某些光學波長下形成高質量的共振,在扭曲的光子晶體光纖中濾除的波長會發生類似的事情:在蜂窩狀包層中出現軌道共振,導致功率從芯部側向排出,而不是直接向前流動,因此只有很少的能夠到達另一端,拉塞爾解釋道「使用敏感的相機,可以看到纖維的一面以特別強烈抑制的顏色發光,」

科學家期待有效的技術應用:它特別有吸引力的是我們可以在製造PCF後幾乎以任何方式扭曲它們,這意味著,例如,我們在為特定波長製作濾波器方面具有很大的靈活性,這些組件在許多領域發揮著重要作用:光學數據傳輸以及傳感器,光纖雷射器和光放大器,還可以改變沿纖維的扭曲,這允許產生許多不同的過濾器,最後,這使得可以修改光纖的線性和非線性響應,從而影響產生超連續譜的兩個重要參數,

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