科学家发现远距离稳定偏振状态的中空纤维将对下一代光学传感器产生巨大影响

科学家发现远距离稳定偏振状态的中空纤维将对下一代光学传感器产生巨大影响,这项最新研究由欧盟资助的LightPipe项目赞助,该项目是在泽普勒研究所著名的光电子学研究中心几十年来的工作基础上进行的。新型纤维突出了该技术在下一代光学干涉仪和传感器中的潜力。

中空光纤通过在空气或真空填充的芯子中引导光绕着弯道弯曲,将最先进的干涉仪的自由空间传播性能与现代光纤的长度尺度相结合。

科学家发现远距离稳定偏振状态的中空纤维将对下一代光学传感器产生巨大影响

研究人员正在与工业伙伴进行接触,与国家物理实验室合作,并在Airguide Photonics计划中利用英国的网络,进一步扩大这一发现的影响。

该研究负责人说:通过消除纤维中心的玻璃,我们还消除了降低输入光束偏振纯度的物理机制。因此,我们的纤维提供的品质代表了一种向性能上巨大飞跃的范式转变。

“由于衰减低至0.28 dB/km,并有望很快达到可能低于传统光纤瑞利散射的极限值,这种导波结构很快就能为下一代光子科学仪器在预定波长和数百公里外提供类似真空的导波纯度和环境不敏感度。”

传播光波,同时保留光波的所有基本属性,是所有使用光来感知环境或传输数据和电力应用的基本关注点。高性能的干涉仪、陀螺仪和频率梳将光的波长作为一把微型尺子来测量距离、旋转速度和时间,精确度高得惊人。它们都依赖于具有最高空间、光谱和偏振纯度的光束传输。

为了达到最好的性能,科学家们目前需要在真空中的自由空间中传播光,例如美国激光干涉仪引力波天文台(LIGO)的4千米臂的激光干涉仪。然而,这些先进的干涉仪非常昂贵,在更短的长度范围内往往不切实际。在传感技术中,玻璃光纤提供了一种更实用、更便携的替代方案,但会降低偏振纯度,并受到不利的非线性效应的影响。

中空光纤克服了所有这些挑战,增强了光学干涉测量系统和传感器的潜力,例如,在构成惯性导航系统核心的光学陀螺仪内,或用于下一代兆瓦激光器的强偏振辐射的灵活传输和相干组合。

在光学领域有许多需要严格偏振控制的应用,例如,当两束光相互干扰以感应引力波引起的微小变化时,或光纤陀螺仪中的旋转感应。光的理想传输方式是在光纤中传输,但这通常会导致传感器中的偏振状态不确定性。研究人员惊喜地发现,某些类型的中空芯光纤可以在远距离上保持稳定的偏振状态,这一观察结果将对下一代光学传感技术产生巨大的影响。

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