文/John Wallace
圖1:在一根芯徑為10μm的單模光纖的包層中,一根高折射率棒被放置在距離芯徑S的地方;除了纖芯支持的模式外,折射棒本身也支持一種模式(a)。這個(gè)想法是為了讓折射棒與纖芯共振,把某些光譜區(qū)域的光從纖芯中吸引過來并吸收,從而讓折射棒扮演一個(gè)光譜過濾器的角色。折射棒離纖芯越遠(yuǎn),峰值帶寬的寬度越窄(b)。 由俄羅斯科學(xué)院普羅霍羅夫普通物理研究所、俄羅斯迪亞諾夫光纖研究中心和俄羅斯科學(xué)院G.G. Devyatykh高純度物質(zhì)化學(xué)研究所組成的一個(gè)研究小組,一直在研究在光纖的包層中增加一個(gè)與纖芯分離開來的結(jié)構(gòu),來改變通過光纖的光線。 首先,研究人員通過使增加的結(jié)構(gòu)具有吸收性,來建立一個(gè)模式過濾器——現(xiàn)在,他們已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)共振結(jié)構(gòu),以此作為光纖的一個(gè)光譜過濾器。該小組已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了這些結(jié)果。 他們的想法是,在光纖的包層中,在距離芯徑為S的地方,放置一根或多根高折射率棒,它與纖芯產(chǎn)生共振,吸收某些光譜區(qū)域,而不影響其他光譜。這個(gè)簡單的想法特別吸引人,因?yàn)樗梢宰鳛閱文9饫w的一個(gè)濾波器——例如,抑制光纖激光器中不想要的發(fā)光頻率,或者抑制受激拉曼散射。 研究人員首先使用COMSOL Multiphysics軟件以及他們自己編寫的軟件,對該技術(shù)進(jìn)行建模。在光纖設(shè)計(jì)中,纖芯和每根折射棒都支持一種模式的傳播;因此,除了纖芯外,如果光纖中放置了三根折射棒,這根光纖將支持四種模式。所有建模光纖的纖芯直徑為10μm,纖芯的指數(shù)差為0.002。在一個(gè)例子中,一根直徑為1.14μm、指數(shù)差為0.01的折射棒,被放置在離纖芯有一定距離的地方(見圖1)。 折射棒和纖芯之間的距離是關(guān)鍵 通過建模顯示,當(dāng)波長短于諧振波長時(shí),光主要在纖芯中傳播;當(dāng)波長長于諧振波長時(shí),光主要被吸收到折射棒中,從而在光譜上分離了光(當(dāng)波長與諧振波長相同時(shí),光在纖芯和折射棒之間平均分配)。共振帶寬的變化取決于纖芯和折射棒之間的距離,距離越小,帶寬越大。對于較窄的諧振峰值帶寬,要抑制的波長處的損耗與工作波長處的損耗之間的比率較高。彎曲光纖會(huì)導(dǎo)致諧振波長的移動(dòng)。 為了增強(qiáng)模式抑制,研究人員還研究了一種配置,其中有三根折射棒,圍繞纖芯軸線等角度間隔排列。在這種情況下,彎曲光纖,中心波長并沒有發(fā)生很大的移動(dòng),但它被展寬了,同時(shí)減少了頻帶中心的峰值抑制。 研究人員制造了一根放置了折射棒的單模石英光纖,旨在共振地抑制波長1030nm附近的光,這是工作在977nm的摻鐿(Yb)激光器不想要的放大自發(fā)發(fā)射的光譜范圍。該配置通過一段1m長的光纖,將1027.5nm附近的信號抑制了大約20dB。 研究人員注意到,測量到的損失峰的強(qiáng)度,高于單純從折射棒的吸收系數(shù)所預(yù)期的強(qiáng)度;他們假設(shè),增加的額外損失是由于彎曲或微彎曲損失造成的。 參考文獻(xiàn) 1. S. Aleshkina et al., Opt. Lett. (2021); https://doi.org/10.1364/ol.412429.
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