Yn ddiweddar, mae Canolfan Ymchwil Lightwave Uwch Russell yn Sefydliad Peiriannau Manwl Optegol Hangzhou (HPMI), ynghyd â Phrifysgol Technoleg Wuhan (WUT) a Ningbo Aifab Optoelectronics Technology Co, Ltd wedi gwneud datblygiad arloesol mewn pant purdeb un modd ultra-uchel. -craidd gwrth-cyseiniant ffibr optegol microstrwythuredig. Dyluniodd a saernïodd y tîm ffibr microstrwythuredig gwrth-graidd gwag gyda dosbarthiad capilari nad yw'n gyfartal a strwythur cladin dwbl, a dangosodd fod ataliad modd lefel uwch y ffibr ger 1585 nm tua un i ddau orchymyn. o faint sy'n uwch na ffibrau craidd gwag yr adroddwyd amdanynt.
Mae'r ffibr microstrwythuredig gwrth-cyseiniol gwag-craidd yn fath newydd o donfedd ffibr microstrwythuredig a arweinir gan dyllau aer mynegai plygiannol isel, sydd â manteision canllaw golau sbectrol eang, gwasgariad isel, aflinoleddau isel, ardal maes modd mawr, a laser uchel. trothwy difrod, ac mae wedi bod yn denu sylw ymchwilwyr oherwydd ei fod yn darparu llwyfan trosglwyddo rhagorol ar gyfer ymchwil ym meysydd trosglwyddo laser, cyfathrebu ffibr optig, synhwyro ffibr optig, ac opteg aflinol. Ar y naill law, mae nodweddion un modd da yn bwysig ar gyfer ffibrau craidd gwag mewn cymwysiadau ymarferol megis synhwyro ffibr perfformiad uchel, cyfathrebu ffibr optig, a phrosesu deallus o drosglwyddo ynni laser. Fodd bynnag, oherwydd cyfyngiad ei egwyddor arweiniol ysgafn, mae'n anodd cyflawni ataliad effeithiol o foddau lefel uwch mewn ffibrau craidd gwag tebyg i'r rhai mewn ffibrau craidd solet. Mae optimeiddio nodweddion un modd ffibrau optegol yn aml yn cael ei gyflawni trwy ddylunio maint y strwythur ffibr i gyflawni lefel uwch o foddau yn y craidd a'r dulliau cladin i gyflawni amodau paru cam, gan gynyddu colli moddau lefel uwch a hidlo modd craidd penodol allan. Fodd bynnag, nid yw'r math hwn o ddatrysiad yn hidlo moddau lefel uwch eraill yn y craidd yn effeithiol, a gall y moddau lefel uwch gweddilliol achosi problemau o hyd fel amrywiadau pŵer allbwn oherwydd ymyrraeth rhyngfoddol neu groessiarad signalau a drosglwyddir, yn enwedig yn yr achos o gymwysiadau sy'n defnyddio ffibrau optegol byrrach.
Er mwyn mynd i'r afael â'r materion hyn, archwiliodd tîm Russell ddull gwahanol o hidlo modd lefel uwch, yn gyntaf, trwy gyflwyno bwlch mwy o faint rhwng y capilarïau cladin o ffibr grisial ffotonig gwrth-graidd gwag, gyda bylchau twll unffurf i wella'r gollyngiad o foddau lefel uwch, ac yn ail, trwy gyflwyno haen aer addas y tu allan i'r casin ar y tu allan i'r cladin cyntaf i adeiladu ail haen cladin gwrth-seiniol o'r ffibr, fel y dangosir yn Ffig. 1a isod. Oherwydd y gwahaniaethau yn y tonfeddi ardraws effeithiol o wahanol foddau, mae'r strwythur hwn yn gwella'n sylweddol y golled modd uwch ar donfeddi penodol ac yn cadw colled y modd sylfaenol yn gymharol isel. Llwyddodd y tîm yn arbrofol i baratoi cladin dwbl ffibr gwrth-graidd gwrth-graidd gwag (Ffig. 1b), sy'n ffurfio copaon soniarus trwchus yn y cyfwng tonfedd hir uwchlaw ~1 μm, gan ddarparu ffenestr aml-lefel ar gyfer trawsyrru laser gyda sengl uwch-uchel. -modd purdeb, fel y dangosir yn Ffig. 1c. Ymhellach, fel y dangosir yn Ffig. 2, mae'n cael ei wirio'n arbrofol bod cymhareb gwrthod modd uwch-craidd LP11 craidd y ffibr grisial ffotonig gwrth-graidd dwbl-graidd hwn ger 1585 nm mor uchel â 60 dB/km, sy'n mae tua un i ddau orchymyn maint yn uwch na'r ffibrau a adroddwyd gyda phurdeb un modd wedi'i optimeiddio. Yn ogystal, mae'r astudiaeth hon yn gwirio tunadwyedd hyblyg cyfwng trawsyrru purdeb un modd uchel o'r ffibr gwrth-graidd gwag hwn gydag amrywiad y pwysedd nwy llenwi, sy'n ehangu'r cyfwng tonfedd sydd ar gael ar gyfer un modd purdeb uchel yn effeithiol. . Mae dilysu purdeb un modd ultrahigh mewn ffibrau microstrwythuredig craidd gwag gyda strwythur cladin dwbl yn darparu syniad newydd ar gyfer cymwysiadau sy'n gofyn am ddulliau ffibr purdeb uchel, megis trawsyrru ynni laser ffibr, cyfathrebu ffibr optig, neu synhwyro ffibr optig.
Mae'r canlyniadau ymchwil cysylltiedig yn cael eu cyhoeddi yn y cyfnodolyn "Ultrahigh Transverse Mode Purity trwy Hidlo Modal Gwell mewn Ffibr Crisial Ffotonig Ffotonig Cylch Sengl Dwbl Clad-Dwbl Hollow-Core" Cyhoeddwyd canlyniadau'r ymchwil yn Laser & Photonics Reviews, cyfnodolyn gorau o laser a ffotoneg . Dr Zhuozhao Luo, myfyriwr PhD ar y cyd o Brifysgol Technoleg Wuhan a Sefydliad Peiriannau Optegol Shanghai (SIOM), oedd yr awdur cyntaf, ac roedd yr Ymchwilydd Cyswllt Jiapeng Huang, yr Ymchwilydd Xin Jiang a'r Ymchwilydd Mian Pang o Ganolfan Russell yn cyd-gyfatebol. awduron, ynghyd â Dr. Ruochen Yin, myfyriwr PhD o SIOM, a Dr Yu Zheng o Ningbo Aifibo Optoelectronics Technology Co. Goruchwyliwyd y gwaith ymchwil hwn gan yr Athro Philip Russell, academydd tramor o Academi Gwyddorau Tsieineaidd, a chefnogwyd gan Gynllun Gweithredu Arloesedd Gwyddoniaeth a Thechnoleg Shanghai (21ZR1482700), Sefydliad Cenedlaethol Gwyddoniaeth Naturiol Tsieina (62275254), Rhaglen Adeiladu a Gweithredu Labordy Zhangjiang (20DZ2210300), Rhaglen Genedlaethol Talent Ieuenctid Lefel Uchel, a Thalent Lefel Uchel Fuyang Rhaglen. Rhaglen Dalent lefel uchel, a chefnogaeth arall.
Ffig. 1 (a) Dyluniad damcaniaethol, (b) sganio microsgopeg electron, a (c) patrwm prawf sbectrwm trawsyrru o ffibr grisial ffotonig gwrth-graidd gwag-craidd dwbl
Ffig. 2 (a) mapiau modd LP01 a LP11 ger maes a gafwyd o gyffro modd-dewisol, (b) canlyniadau colli modd LP01 a LP11, (c) cromliniau FOM cymhareb ataliad modd lefel uwch, (d) tonfeddi canol y gwerthoedd FOM11 uchaf (echelin chwith) a chyfyngau gwerth FOM11 uchel (echel dde) ar gyfer y ffibrau grisial ffotonig gwrth-sonig craidd gwag dwbl-craidd gyda llenwad nitrogen o 1-25 bar, (e) tonfeddi canol ar gromliniau FOM wedi'u mesur ar werthoedd gwasgedd nwy o 1 bar, 10 bar ac 20 bar
