International undersøgelse afslører enestående egenskaber ved næste generations optiske fibre

Forskere fra University of Southampton og Université Laval, Canada, med succes har målt for første gang tilbage refleksion i banebrydende hule kernefibre, der er omkring 10, 000 gange lavere end konventionelle optiske fibre.

Denne opdagelse, udgivet i denne uge i Optical Society's flagskib Optica tidsskrift, fremhæver endnu en optisk egenskab, hvor hule kernefibre er i stand til at udkonkurrere standard optiske fibre.

Forskning i forbedrede optiske fibre er nøglen til at muliggøre fremskridt i talrige fotoniske applikationer. Især, disse ville forbedre internetydelsen, der i høj grad er afhængig af optiske fibre til dataoverførsel, hvor den nuværende teknologi begynder at nå sine grænser.

En lille del af lyset, der sendes ind i en optisk fiber, reflekteres baglæns, når det formerer sig, i en proces kendt som backscattering. Denne tilbagespredning er ofte meget uønsket, da den forårsager dæmpning af signaler, der spreder sig ned ad den optiske fiber og begrænser ydeevnen for mange fiberbaserede enheder, såsom fiberoptiske gyroskoper, der navigerer i rutefly, ubåde og rumfartøjer.

Imidlertid, evnen til pålideligt og præcist at måle backscattering kan være gavnlig i andre tilfælde, såsom karakterisering af installerede fiberkabler, hvor backsprederen bruges til at overvåge tilstanden af ​​et kabel og identificere placeringen af ​​eventuelle brud langs dens længde.

Den nyeste generation af Nested Antiresonant Nodeless Fibers (NANF'er) med hul kerner, som har været banebrydende i det Southampton-ledede LightPipe-forskningsprogram og anvendt på nye anvendelsesområder inden for Airguide Photonics-programmet, udviser tilbageskridt, der er så lavt, at det indtil dette tidspunkt forblev umåleligt.

For at løse denne udfordring, Optoelectronics Research Center (ORC) forskere ved University of Southampton gik sammen med kolleger fra Center for Optics, Photonics and Lasers (COPL) på Université Laval, Québec, der specialiserer sig i forskning i meget følsom optisk instrumentering.

De udviklede et instrument, der gjorde det muligt for teamet pålideligt at måle de ekstremt svage signaler, der er spredt tilbage i de nyeste ORC-fremstillede hulkernfibre-hvilket bekræfter, at spredning er over fire størrelsesordener lavere end i standardfibre, i tråd med teoretiske forventninger.

Professor Radan Slavik, Leder af ORC's Coherent Optical Signals Group, siger:"Jeg er meget heldig at arbejde i ORC, hvor langsigtet, verdensledende forskning af mine design- og fabrikationskolleger har ført til de laveste tab og længste længde hule kerne fibre, der nogensinde er lavet. Mit arbejde har fokuseret på at måle de unikke egenskaber ved disse fibre, hvilket ofte er udfordrende og kræver samarbejde med verdensførende grupper inden for måling, såsom Storbritanniens nationale fysiske laboratorium og instrumentering, såsom Université Laval. "

Dr. Eric Numkam Fokoua, som udførte den teoretiske analyse på ORC for at understøtte disse fund, siger:"Den eksperimentelle bekræftelse af vores teoretiske forudsigelse om, at tilbagespredning er 10, 000 gange mindre i vores nyeste hule kernefibre end i standardfibre i fuld glas viser deres overlegenhed til mange fiberoptiske anvendelser.

"I øvrigt, evnen til at måle sådanne lave tilbagespredte signalniveauer er også afgørende for udviklingen af ​​selve fiberbaseret fiberteknologi, ved at levere en kritisk vej til distribueret fejlfinding i fremstillede hule kernefibre og kabler efter behov for at drive forbedringer i deres fremstillingsprocesser fremad. Eksisterende teknologi er simpelthen ikke følsom nok til at arbejde med disse radikale nye fibre, og dette arbejde viser en løsning på dette problem. "