本文參加百家號#科學了不起#系列徵文賽。
該新型光纖的最新進展發表在本周的Nature Photonics上，強調了該技術在下一代光學幹涉儀系統和傳感器中的應用潛力。
中空光纖通過在空氣或真空填充的芯子中引導光繞著彎道彎曲，將最先進的幹涉儀的自由空間傳播性能與現代光纖的長度尺度相結合。研究人員正在與工業夥伴進行接觸，與國家物理實驗室合作，並在Airguide Photonics計劃中利用英國的網絡，進一步擴大這一發現的影響。
中空纖維組負責人南安普敦大學Francesco Poletti教授說："通過消除纖維中心的玻璃，我們還消除了輸入光束的極化純度可能被降低的物理機制。因此，我們的光纖提供的質量代表了性能上的巨大飛躍。
"由於衰減低至0.28 dB/km，並有望很快達到可能低於傳統光纖的瑞利散射極限的水平，這樣的導波結構很快就能為下一代光子科學儀器提供類似真空的導波純度和環境不敏感度，波長超過數百公裡。"
傳播光波，同時保留光波的所有基本屬性，是所有使用光來感知環境或傳輸數據和電力應用的基本關注點。高性能的幹涉儀、陀螺儀和頻率梳將光的波長作為一把微型尺子來測量距離、旋轉速度和時間，精確度高得驚人。它們都依賴於傳輸的光束具有儘可能高的空間、光譜和偏振純度。
為了達到最好的性能，科學家們目前需要在真空中的自由空間中傳播光，例如美國雷射幹涉儀引力波天文臺（LIGO）的4千米臂的雷射幹涉儀。然而，這些先進的幹涉儀非常昂貴，在更短的長度範圍內往往不切實際。在傳感技術中，玻璃光纖提供了一種更實用、更便攜的替代方案，但會降低極化純度，並受到不利的非線性效應的影響。
中空光纖克服了所有這些挑戰，增強了光學幹涉測量系統和傳感器的潛力，例如，在構成慣性導航系統核心的光學陀螺儀內，或用於下一代兆瓦雷射器的強偏振輻射的靈活傳輸和相干組合。
南安普敦的這項最新研究由歐盟資助的LightPipe項目贊助，該項目是在澤普勒研究所著名的光電子學研究中心幾十年來的工作基礎上進行的。
該中心及其主任David Payne教授在開發需要控制光的極化狀態的光纖技術方面發揮了領導作用。在這一領域的工作還促成了Fibercore公司的成立，該公司已將自己確立為偏振保持光纖生產的全球市場領導者。
David Payne教授說："在光學領域有許多需要嚴格的偏振控制的應用，例如，當兩束光相互幹擾以感應引力波引起的微小變化時，或光纖陀螺儀中的旋轉感應。光的理想傳輸方式是在光纖中傳輸，但這通常會導致傳感器中的極化狀態不確定、漂移。人們驚喜地發現，某些類型的中空光纖可以在遠距離上保持穩定的偏振狀態，這一觀察結果將對下一代光學傳感器產生巨大的影響。中空纖維的出現方式就像纖維不存在一樣，就像真空中沒有衍射一樣。
論文標題《Exceptional polarization purity in antiresonant hollow-core optical fibres》。