來自加拿大南安普頓大學和拉瓦爾大學的研究人員首次成功測量了尖端空心光纖的背反射,這種光纖的背反射比傳統光纖低約1萬倍。
這一發現發表在光學學會的雜誌《Optica》上,它突出了空心光纖的另一個光學特性,空心光纖的效能優於標準光纖。對改進型光纖的研究是在眾多光子應用中取得進展的關鍵。
最值得注意的是,這將改善嚴重依賴光纖進行資料傳輸的網際網路效能,而目前的技術已經開始達到極限。
左圖:光透過中空芯光纖的中心孔傳播。右圖:共同作者Vincent Michaud-Belleau來自拉瓦爾大學COPL。
射入到光纖中的一小部分光在傳播過程中被反射回來,這一過程稱為後向散射。這種後向散射通常是非常不可取的,因為它會導致沿光纖傳播的訊號衰減,並限制許多基於光纖的裝置的效能,例如導航客機、潛艇和航天器的光纖陀螺儀。然而,可靠而準確地測量後向散射的能力在其他情況下可能是有益的,例如已安裝光纜的特性描述,其中後向散射用於監測光纜的狀況並確定沿光纜長度的任何斷裂位置。
最新一代中空芯巢狀抗諧振無節纖維(NANFs)在南安普頓大學主導的LightPipe研究計劃中率先推出,並應用於氣導光子學計劃中的新型應用領域,其表現出的背散射非常低,直到此時仍無法測量。
為了解決這一難題,南安普頓大學光電子研究中心(ORC)的研究人員與魁北克省拉瓦爾大學光學、光子學和鐳射中心(COPL)的同事合作,後者專門研究高靈敏度的光學儀器。
他們開發了一種儀器,使該團隊能夠可靠地測量最新的ORC製造的中空芯光纖中極弱的反向散射訊號--證實散射比標準光纖低四個數量級以上,符合理論預期。
ORC相干光訊號組組長Radan Slavik教授說:"我非常幸運能在ORC工作,我的設計和製造同事們的長期、世界領先的研究使我製造出了有史以來損耗最低、長度最長的空芯光纖。我的工作主要集中在測量這些纖維的獨特特性,這通常是具有挑戰性的,需要與世界領先的測量團體合作,如英國國家物理實驗室和儀器,如拉瓦爾大學。"
在ORC進行理論分析以支援這些發現的Eric Numkam Fokoua博士說:"實驗證實了我們的理論預測,即我們最新的中空芯纖維中的反向散射比標準全玻璃纖維中的反向散射少10000倍,這表明它們在許多光纖應用中具有優越性。
"此外,測量如此低的反向散射訊號水平的能力對於中空芯光纖技術本身的發展也是至關重要的,它可以為製造的中空芯光纖和電纜提供一條關鍵的分散式故障查詢途徑,以推動其製造工藝的改進。現有的技術根本不夠敏感,無法與這些激進的新型光纖配合,這項工作展示瞭解決這一問題的方法。"