2020-12-16 07:00 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務
傳統的光纖引導光穿過極其透明的固體玻璃芯，損耗大概在每公裡0.142分貝。這意味著一百公裡後仍有超過百分之一的信號被保留下來。然而，固體玻璃纖維不能承載非常高的功率，特別是在短脈衝中，限制了其在包括為雷射加工提供強光的應用中的使用。
現在，南安普敦大學光電研究中心的一個團隊，已經製造出比實心纖維更透明的中空纖維。
在1998年，發現微結構化的光纖可以通過阻止某些區域中穿過纖芯周圍各層的傳輸來引導光，從而引起人們對空心纖維的興趣。但是光纖中充滿空氣的微觀結構非常複雜，而這些「光子帶隙」光纖卻只能傳輸太短的波長範圍，難以在實際中使用。
近年來，南安普敦開創了一系列新的實驗纖維，這些實驗纖維通過將微觀結構限制在纖維的中空纖芯而偏離了羅素的基本思想。在2014年的設計中，圍繞中心核心的外部隔開了幾對嵌套的管子，例如放在較大的吸管中的小吸管。
從公司已經安裝運行實時路況光纖，光在空氣中的傳播速度比玻璃中的傳播速度快50％，因此空心光纖的最初市場是要求極高速度的短數據鏈路。他列舉了再數據中心內部和財務數據等方面的應用。對於高頻證券交易員來說，這是一個潛在的商機。但是，它還不能與1550年電信頻段中的實芯光纖傳輸相匹配。
現在，小組已經開發出新的中空纖維，該纖維可以在甚至是最透明的電信頻段之外的關鍵波長範圍內達到甚至超過實心纖維的透明度。他們為660和850 nm光子（這些紅色和近紅外波段廣泛用於生物學和量子網絡）和1064 nm（另一種在工業雷射加工中很流行的近紅外波段）量身定製了光纖。
他說，對於高精度傳感器，雷射束傳輸和時頻測量而言，這項新技術可能會提供優於傳統實芯光纖的優勢。少數供應商已經出售較舊類型的空心光纖，以提供超短雷射脈衝，從而產生一系列快速脈衝，以切割智慧型手機的玻璃。研究人員說：「空心纖維無法替代，因為實心纖維無法競爭。」 必須將強光脈衝保持在玻璃外面，以免損壞玻璃。
到目前為止，玻璃切割僅佔整個市場的一小部分。但是他說，他的團隊的新型中空纖維可以在幾十或幾百米的基本模式下傳輸「千瓦級連續功率」，並且可能很快會在更廣泛的工業市場中挑戰實心纖維，而平均功率雷射器。」 分析家認為銷售額很可能達到數十億美元。
新型中空纖維除了具有抗破壞性和更快的光速外，還具有其他優勢。將光保持在玻璃外面可以避免非線性效應，這種非線性效應會使信號失真並提高所發射雷射束的質量。
新纖維的基本極限是未知的。在比電信頻段短的波長下，光散射主導了實芯光纖的損耗。「直到幾個月前，我們還認為在空心玻璃纖維中的空氣-玻璃界面處的光散射最終將主導那些較短波長處的損耗，」 研究人員說。但是隨著它們改善纖維製造，損耗一直在下降，他現在推測，幾年後，新的中空纖維在該頻帶中的透明性可能會比基本極限實芯纖維高十倍。
文章來源：賢集網
原標題：《【科研進展】新型中空光纖：比實心纖維更透明，傳輸損耗更低》
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