Недавно је Раселов напредни центар за истраживање светлосног таласа на Институту за оптичке прецизне машине у Хангџоу (ХПМИ), заједно са Технолошким универзитетом у Вухану (ВУТ) и Нингбо Аифаб Оптоелецтроницс Тецхнологи Цо., Лтд. направио пробој у области ултра-високе једномодне чистоће шупљина -језгро антирезонантног микроструктурираног оптичког влакна. Тим је дизајнирао и произвео влакно са шупљим језгром, антирезонантно микроструктурирано влакно са капиларном дистрибуцијом неједнаког корака и структуром двоструког омотача, и показао да је потискивање мода вишег реда у влакнима близу 1585 нм отприлике један до два реда. величине веће од пријављених влакана са шупљим језгром.
Анти-резонантно микроструктурно влакно са шупљим језгром је нови тип микроструктурираних влакнастих таласовода вођених ваздушним отворима са ниским индексом преламања, који има предности широког спектралног вођења светлости, ниске дисперзије, ниске нелинеарности, велике површине поља мода и високог ласера праг оштећења, и привлачи пажњу истраживача јер пружа одличну платформу за пренос за истраживање у областима ласерског преноса, оптичке комуникације, оптичког сензора и нелинеарне оптике. С једне стране, добре карактеристике једног мода су важне за влакна са шупљим језгром у практичним применама као што су сензори влакана високих перформанси, оптичка комуникација и интелигентна обрада ласерског преноса енергије. Међутим, због ограничења његовог принципа вођења светлости, тешко је постићи ефикасну супресију модова вишег реда у влакнима са шупљим језгром сличним онима у влакнима са чврстим језгром. Оптимизација једномодних карактеристика оптичких влакана се често постиже дизајном величине структуре влакна да би се постигли модови вишег реда у језгру и модовима омотача како би се постигли услови усклађивања фаза, повећавајући губитак модова вишег реда и филтрирање одређеног режима језгра. Међутим, овај тип решења не филтрира ефикасно друге модове вишег реда у језгру, а резидуални режими вишег реда могу и даље да изазову проблеме као што су флуктуације излазне снаге услед интермодалних сметњи или преслушавања пренетих сигнала, посебно у случају апликација које користе краћа оптичка влакна.
Да би се позабавио овим проблемима, Раселов тим је истражио другачији приступ филтрирању режима вишег реда, прво, увођењем већег размака рупа између капилара облоге празног језгра, антирезонантног фотонског кристалног влакна са уједначеним размаком рупа како би се побољшао цурење модова вишег реда, и друго, увођењем одговарајућег ваздушног слоја изван кућишта на спољашњу страну прве облоге да би се направио други антирезонантни слој омотача од влакна, као што је приказано на слици 1а испод. Због разлика у ефективним попречним таласним дужинама различитих модова, ова структура значајно повећава губитак мода вишег реда на одређеним таласним дужинама и одржава губитак основног мода релативно ниским. Тим је експериментално успео да припреми антирезонантно влакно са шупљим језгром са дуплом облогом (слика 1б), које формира густе резонантне врхове у интервалу дугих таласних дужина изнад ~1 μм, пружајући прозор на више нивоа за ласерски пренос са ултра-високим појединачним - чистоћа мода, као што је приказано на слици 1ц. Даље, као што је приказано на слици 2, експериментално је потврђено да је однос одбијања мода вишег реда ЛП11 језгра овог двоструко обложеног антирезонантног фотонског кристалног влакна са шупљим језгром близу 1585 нм чак 60 дБ/км, што је за око један до два реда величине већа од оног код пријављених влакана са оптимизованом чистоћом у једном моду. Поред тога, ова студија потврђује флексибилну прилагодљивост интервала преноса високе једномодне чистоће овог антирезонантног влакна са шупљим језгром са варијацијама притиска гаса за пуњење, што ефективно проширује интервал таласне дужине који је доступан за једномодне високе чистоће . Потврда ултрависоке чистоће у једном моду у микроструктурираним влакнима са шупљим језгром са структуром двоструког омотача пружа нову идеју за апликације које захтевају високу чистоћу модова влакана, као што је пренос енергије ласерским влакнима, комуникација оптичким влакнима или сензор оптичких влакана.
Сродни резултати истраживања објављени су у часопису "Ултрахигх Трансверсе Моде Пурити би Енханцед Модал Филтеринг ин Доубле-Цлад Сингле-Ринг Холлов-Цристал Фибер" Резултати истраживања су објављени у Ласер & Пхотоницс Ревиевс, врхунском часопису за ласере и фотонику . Др Зхуозхао Луо, заједнички студент докторских студија Технолошког универзитета у Вухану и Шангајског института за оптичке машине (СИОМ), био је први аутор, а сарадник истраживач Јиапенг Хуанг, истраживач Ксин Јианг и истраживач Миан Панг из Расел центра су били ко-дописници аутори, заједно са др Руоцхен Иин, докторандом СИОМ-а, и др Иу Зхенгом из Нингбо Аифибо Оптоелецтроницс Тецхнологи Цо. Овај истраживачки рад је надгледао проф. Пхилип Русселл, страни академик Кинеске академије наука, а подржао га је Шангајским акционим планом за иновације у науци и технологији (21ЗР1482700), Националном фондацијом за природне науке Кине (62275254), Програмом изградње и рада лабораторије Зхангјианг (20ДЗ2210300), Националним програмом за младе таленте високог нивоа и Талената високог нивоа Фуианг Програм. Програм за таленте високог нивоа и друга подршка.
Слика 1 (а) Теоријски дизајн, (б) скенирајућа електронска микроскопија и (ц) узорак теста спектра трансмисије двоструко обложеног антирезонантног фотонског кристалног влакна са шупљим језгром
Слика 2 (а) мапе блиског поља режима ЛП01 и ЛП11 добијене ексцитацијом селективног по моду, (б) резултати губитка режима ЛП01 и ЛП11, (ц) ФОМ криве коефицијента супресије вишег реда, (д) централне таласне дужине максималне вредности ФОМ11 (лева оса) и интервали високих вредности ФОМ11 (десна оса) за антирезонантна фотонска кристална влакна са дуплим омотачем са шупљим језгром са пуњењем азотом од 1-25 бара, (е) измерене централне таласне дужине на ФОМ кривинама при вредностима притиска гаса од 1 бар, 10 бара и 20 бара
