中空纤维提高了下一代科学仪器的前景

作者：张馨予

新型纤维的最新进展已于本周在《自然光子学》上发表，突出了该技术在下一代光学干涉仪和传感器中的潜力。

中空纤维提高了下一代科学仪器的前景

中空光纤通过将光围绕空气或真空填充的光纤中的弯头导引，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刻度相结合。

研究人员正在与行业合作伙伴合作，与国家物理实验室合作，并在Airguide Photonics计划中利用英国网络，以进一步扩大发现的影响。

中空芯纤维小组负责人弗朗切斯科·波莱蒂教授说：“通过消除纤维中心的玻璃，我们还消除了降低入射光束偏振纯度的物理机制。结果，我们的纤维所提供的品质代表着性能向巨大飞跃转变的典范。

“由于衰减低至0.28 dB / km，并有望很快达到可能低于传统纤维的瑞利散射极限的水平，因此这种波导结构可以很快在定制波长和数百公里范围内提供类似真空的导引纯度和环境不敏感性。用于下一代具有光子学功能的科学仪器。”

在保留光的所有基本属性的同时传播光波，是所有使用光感测环境或传输数据和功率的应用程序的基本问题。高性能干涉仪，陀螺仪和频率梳使用光的波长作为微型标尺，以极其精确的精度测量距离，旋转速度和时间。它们都依赖于具有最高的空间，光谱和偏振纯度的光束的传输。

为了获得最佳性能，科学家目前需要在真空中通过自由空间传播光，例如在美国激光干涉仪引力波天文台(LIGO)的4 km臂中。但是，这些先进的干涉仪非常昂贵，甚至在更短的长度范围内也不可行。玻璃光纤在传感技术上提供了一种更为实用和便携的选择，但会降低偏振纯度并遭受有害的非线性影响。

中空纤维克服了所有这些挑战，从而增强了光学干涉仪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中，或者在强偏振辐射的柔性传递和相干组合方面，它们可用于下一代的光学陀螺仪。 MegaWatt激光器。

南安普顿的这项最新研究是由欧盟资助的LightPipe项目赞助的，该项目建立在Zepler研究所著名的光电研究中心数十年的工作基础上。

该中心及其主任教授大卫·佩恩爵士在光纤技术的发展中起着领导作用，该技术用于需要控制光的偏振态的应用中。在这一领域的工作还导致成立了衍生公司Fibercore，该公司已经确立了自己在保偏光纤生产领域的全球市场领导者的地位。

大卫·佩恩爵士说：“在光学领域有很多应用需要严格的偏振控制，例如当两束光发生干涉以感应引力波引起的微小变化时，或者在光纤陀螺仪中进行旋转感应。传输光的理想方法是光纤，但通常会导致不确定的偏振态漂移和传感器中的漂移，令人惊讶的是，发现某些类型的空心光纤可以在长距离内保持稳定的偏振，并且这种观察将具有对下一代光学传感器的巨大影响。

“中空纤维继续以一种似乎没有纤维存在的方式使我们惊奇，就像没有衍射的真空一样。”