Baru-baru ini, Pusat Penyelidikan Gelombang Cahaya Russel Advanced di Institut Jentera Ketepatan Optik Hangzhou (HPMI), bersama Universiti Teknologi Wuhan (WUT) dan Ningbo Aifab Optoelektronik Technology Co., Ltd. telah membuat satu kejayaan dalam rongga ketulenan mod tunggal ultra tinggi. -teras gentian optik berstruktur mikro anti-resonans. Pasukan itu mereka bentuk dan mencipta gentian berstruktur mikro berongga, anti-resonan dengan taburan kapilari tidak sama nada dan struktur pelapisan dua, dan menunjukkan bahawa penindasan mod tertib tinggi gentian berhampiran 1585 nm adalah kira-kira satu hingga dua pesanan magnitud lebih tinggi daripada gentian teras berongga yang dilaporkan.
Gentian berstruktur mikro anti-resonan teras berongga ialah jenis pandu gelombang gentian mikrostruktur baharu yang dipandu oleh lubang udara indeks biasan rendah, yang mempunyai kelebihan panduan cahaya spektrum luas, penyebaran rendah, tidak linear rendah, kawasan medan mod besar, dan laser tinggi ambang kerosakan, dan telah menarik perhatian penyelidik kerana ia menyediakan platform penghantaran yang sangat baik untuk penyelidikan dalam bidang penghantaran laser, komunikasi gentian optik, penderiaan gentian optik dan optik tak linear. Di satu pihak, ciri mod tunggal yang baik adalah penting untuk gentian teras berongga dalam aplikasi praktikal seperti penderiaan gentian berprestasi tinggi, komunikasi gentian optik, dan pemprosesan pintar penghantaran tenaga laser. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh pengehadan prinsip panduan cahayanya, adalah sukar untuk mencapai penindasan berkesan bagi mod peringkat tinggi dalam gentian teras berongga yang serupa dengan gentian teras pepejal. Pengoptimuman ciri mod tunggal gentian optik sering dicapai melalui reka bentuk saiz struktur gentian untuk mencapai mod tertib lebih tinggi dalam teras dan mod pelapisan untuk mencapai keadaan padanan fasa, meningkatkan kehilangan mod tertib tinggi dan menapis mod teras tertentu. Walau bagaimanapun, jenis penyelesaian ini tidak secara berkesan menapis mod tertib tinggi lain dalam teras, dan mod tertib tinggi baki masih boleh menyebabkan masalah seperti turun naik kuasa output akibat gangguan antara mod atau crosstalk isyarat yang dihantar, terutamanya dalam kes. aplikasi menggunakan gentian optik yang lebih pendek.
Untuk menangani isu ini, pasukan Russell meneroka pendekatan berbeza untuk penapisan mod peringkat tinggi, pertama sekali, dengan memperkenalkan jarak lubang yang lebih besar antara kapilari pelapisan gentian kristal fotonik anti-resonan teras kosong dengan jarak lubang seragam untuk meningkatkan kebocoran mod tertib lebih tinggi, dan kedua, dengan memperkenalkan lapisan udara yang sesuai di luar selongsong pada bahagian luar salutan pertama untuk membina lapisan salut anti-resonan kedua gentian, seperti ditunjukkan dalam Rajah 1a di bawah. Disebabkan oleh perbezaan dalam panjang gelombang melintang berkesan bagi mod yang berbeza, struktur ini dengan ketara meningkatkan kehilangan mod tertib tinggi pada panjang gelombang tertentu dan mengekalkan kehilangan mod asas secara relatifnya rendah. Pasukan itu secara eksperimen berjaya menyediakan gentian anti-resonan teras berongga pelapisan dua (Rajah 1b), yang membentuk puncak resonan padat dalam selang panjang gelombang panjang di atas ~1 μm, menyediakan tetingkap bertingkat untuk penghantaran laser dengan single ultra-tinggi. -mod ketulenan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1c. Selanjutnya, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. 2, ia disahkan secara eksperimen bahawa nisbah penolakan mod tertib tinggi teras LP11 bagi gentian hablur fotonik anti-resonan teras berongga berlapis dua ini berhampiran 1585 nm adalah setinggi 60 dB/km, yang mana adalah kira-kira satu hingga dua urutan magnitud lebih tinggi daripada gentian yang dilaporkan dengan ketulenan mod tunggal yang dioptimumkan. Di samping itu, kajian ini mengesahkan kebolehtunaian fleksibel selang penghantaran ketulenan mod tunggal tinggi gentian anti-resonan teras berongga ini dengan variasi tekanan gas pengisian, yang secara berkesan mengembangkan selang panjang gelombang yang tersedia untuk mod tunggal ketulenan tinggi. . Pengesahan ketulenan mod tunggal ultratinggi dalam gentian mikrostruktur teras berongga dengan struktur pelapisan dwi memberikan idea baharu untuk aplikasi yang memerlukan mod gentian ketulenan tinggi, seperti penghantaran tenaga laser gentian, komunikasi gentian optik atau penderiaan gentian optik.
Hasil penyelidikan berkaitan diterbitkan dalam jurnal "Ultrahigh Transverse Mode Purity by Enhanced Modal Filtering in Double-Clad Single-Ring Hollow-Core Photonic Crystal Fiber "Hasil penyelidikan telah diterbitkan dalam Laser & Photonics Reviews, jurnal teratas laser dan fotonik . Dr. Zhuozhao Luo, pelajar PhD bersama Universiti Teknologi Wuhan dan Institut Jentera Optik Shanghai (SIOM), ialah pengarang pertama, dan Penyelidik Bersekutu Jiapeng Huang, Penyelidik Xin Jiang dan Penyelidik Mian Pang dari Pusat Russell adalah rakan sepanduk. penulis, bersama Dr. Ruochen Yin, pelajar PhD SIOM, dan Dr. Yu Zheng dari Ningbo Aifibo Optoelektronik Technology Co. Kerja penyelidikan ini diselia oleh Prof. Philip Russell, ahli akademik asing Akademi Sains China, dan menyokong oleh Pelan Tindakan Inovasi Sains dan Teknologi Shanghai (21ZR1482700), Yayasan Sains Semula Jadi Kebangsaan China (62275254), Program Pembinaan dan Operasi Makmal Zhangjiang (20DZ2210300), Program Belia Bakat Peringkat Tinggi Kebangsaan dan Bakat Peringkat Tinggi Fuyang Program. Program Bakat peringkat tinggi, dan sokongan lain.
Rajah 1 (a) Reka bentuk teori, (b) pengimbasan mikroskop elektron, dan (c) corak ujian spektrum penghantaran gentian hablur fotonik anti-resonan teras berongga berlapis dua
Rajah 2 (a) mod LP01 dan LP11 peta medan dekat yang diperoleh daripada pengujaan mod-selektif, (b) keputusan kehilangan mod LP01 dan LP11, (c) nisbah penindasan mod tertib tinggi keluk FOM, (d) panjang gelombang tengah bagi nilai FOM11 maksimum (paksi kiri) dan selang nilai FOM11 tinggi (paksi kanan) untuk gentian hablur fotonik anti-resonan teras berongga dengan pengisian nitrogen dari bar 1-25, (e) panjang gelombang tengah pada lengkung FOM diukur pada nilai tekanan gas 1 bar, 10 bar dan 20 bar
