近年來,反諧振空芯光纖(AR-HCF)因其寬帶、低損的傳輸特性獲得廣泛關(guān)注。由于絕大部分光被限制在空氣芯中,反諧振空芯光纖能夠極大克服基體材料本身吸收的影響,顯著降低材料損耗。目前使用石英玻璃制備反諧振空芯光纖,在4微米波長實現(xiàn)了0.04 dB/m的傳輸損耗,而該波長石英材料吸收超過800 dB/m。
該項研究中,研究人員從Snyder和Love的經(jīng)典光波導(dǎo)理論出發(fā),將模態(tài)重疊因子的概念推廣至空芯光纖領(lǐng)域,嚴(yán)格推導(dǎo)出模態(tài)重疊因子的半解析表達式,用于表征空芯光纖的材料吸收對于傳輸損耗的貢獻。研究將半解析表達式計算結(jié)果與有限元方法數(shù)值計算系統(tǒng)比較,證明了該模型的精確性與有效性。此外,還系統(tǒng)探討了高材料吸收條件下低損反諧振空芯光纖的優(yōu)化設(shè)計原則,對中紅外波段石英基反諧振空芯光纖的傳輸極限進行了預(yù)測。
相關(guān)研究得到了國家自然科學(xué)基金、上海市自然科學(xué)基金、中科院前沿科學(xué)重點研究計劃的資助。
圖1 仿真所用AR-HCF模型及三種不同芯徑AR-HCF的總損耗隨包層材料吸收的變化。灰線為采用新提出的模式重疊公式得到的損耗預(yù)測結(jié)果。
圖2 不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下石英基六芯AR-HCF的計算損耗。
新聞來源:上海光學(xué)精密機械研究所