Fremskridt inden for femtosekund laser direkte skrivning af fiber Bragg-riste i flerkernefibre

En ny publikation i Opto-Electronic Advances oversigter fremskridt inden for femtosekund laser direkte skrivning af fiber Bragg gitre i multicore fibre.

I de senere år har multicore optiske fibre bidraget væsentligt til den hurtige udvikling af teknologier til højkapacitets datatransmission via optiske kommunikationsforbindelser, højeffekt fiberlasere og forstærkere samt nye typer optiske sensorer. Et fiber Bragg-gitter (FBG) - et element, der reflekterer lys ved en vis resonansbølgelængde givet af perioden for brydningsindeksstrukturen - spiller en nøglerolle, når man udvikler enheder baseret på sådanne fibre.

Blandt de eksisterende metoder til FBGs-skrivning synes den direkte skrivningsteknologi, der anvender femtosekund-laserimpulser i det synlige eller infrarøde spektralområde, at være den bedste kandidat, når man har at gøre med flerkernefibre. På grund af den ikke-lineære karakter af femtosekunds pulsabsorption tillader denne teknologi ikke kun at indskrive en FBG i en udvalgt kerne, men også implementere den gennem en beskyttende belægning af fiberen såsom polyimid og akrylat. Ved at styre positionen af ​​brydningsindeksmodifikationsområdet i tværsnittet af flerkernefiberen, såvel som laserpulsenergien, kan en FBG med foruddefinerede geometriske og spektrale egenskaber indskrives i de nødvendige tværgående (valgte kerne) og aksiale positioner.

Forskergrupperne af prof. Sergey Babin fra Institut for Automation og Elektrometri ved SB RAS (Novosibirsk, Rusland) og prof. Stefan Wabnitz fra Novosibirsk State University (Rusland) og Sapienza Universitetet i Rom (Italien) har gennemgået de seneste fremskridt inden for dette felt og præsentere deres eksperimentelle resultater om den selektive inskription af FBG'er i flerkernefibre ved hjælp af infrarøde femtosekund laserpulser, samt om brugen af ​​de fremstillede strukturer i virkelige applikationer i denne artikel. Især tages der hensyn til flerkernede fiberformsensorer og en fiber Raman-lasere udviklet af forfatterne.

Muligheden for rumlig adskillelse af optiske signaler gør optiske fibre med flere kerner attraktive for udvikling af sensorer, der måler fysiske påvirkninger af flere parametre på fiberen. Når man gennemgår fremskridt inden for sensorer, lægges der vægt på 3-dimensionelle formsensorer, som er efterspurgte i mikrorobotik (især minimalt invasiv kirurgi), rumfartsindustrien og overvågning af industrielle faciliteters strukturelle sundhed, takket være deres kompakthed, fleksibilitet, kemisk inertitet og elektromagnetisk ufølsomhed.

Multicore-fiber er også et lovende medium til udvikling af højeffektfiberlasere og -forstærkere, da påvirkningen af ​​ikke-lineære effekter (stimuleret Raman- og Brillouin-spredning, selvfasemodulering, modeustabilitet osv.) i dette tilfælde på laserregimet bliver svagere på grund af en udvidelse af nettoarealet af kernetilstandene.

Femtosekund-laserteknologien til modifikation af brydningsindeks inde i transparente materialer giver en høj grad af frihed, når du arbejder med optiske fibre med flere kerner. Udover fiber-Bragg-gitre kan komplekse optiske integrerede elementer til rumlig divisionsmultipleks-kommunikation, komponenter til måling af fysiske mængder og biosensorer samt komplekse sæt Bragg-spejle til lasersystemer fremstilles med teknologien.

Hidtil har forskningen og udviklingen af ​​multicore fibersensorer til måling af krumning, torsion og form demonstreret høj målenøjagtighed ved brug af forskellige metoder, som er mest passende for hvert enkelt tilfælde. De næste trin i deres udvikling vil være fokuseret på at kombinere de bedste løsninger med hensyn til balance mellem nøjagtighed, ydeevne og omkostninger i en enkelt enhed. Ud over rekonstruktionen af ​​form er det lovende at tilføje andre uafhængigt målbare distribuerede parametre såsom temperatur, vibration, tryk osv.

Multicore fiberlasere med intracore FBG'er demonstrerer interessante spektrale træk, som følge af den effektive modusområdeforstørrelse og interferenseffekter, der opstår fra koblingen af ​​stråling reflekteret fra FBG'er indskrevet i forskellige kerner. En yderligere forøgelse af kernetallet i aktive og passive fibre og tilsvarende antal FBG'er indskrevet i kernerne ville være af interesse for både effektskalering såvel som for linjeindsnævring. Af hensyn til effektskalering af både konventionelle og Raman-type forstærkere og lasere baseret på henholdsvis aktive og passive multicore fibre, er det særligt vigtigt at undersøge muligheden for pumpekobling i fiberbeklædningen, svarende til konventionel højeffekt enkelt- mode fiberlasere ved hjælp af en dobbeltbeklædt fiberstruktur. + Udforsk yderligere

Selvrensende optisk fiber kan hjælpe med at overvåge miljøet og diagnosticere kræft