לאחרונה, מרכז המחקר המתקדם Lightwave של ראסל במכון מכונות דיוק אופטיות של Hangzhou (HPMI), יחד עם אוניברסיטת ווהאן לטכנולוגיה (WUT) ו-Ningbo Aifab Optoelectronics Technology Co., Ltd. סיב אופטי בעל מיקרו-מבנה אנטי-תהודה ליבה. הצוות עיצב ויצר סיב בעל ליבה חלולה, נוגד תהודה, עם חלוקה נימית לא שווה ומבנה ציפוי כפול, והוכיח שדיכוי המצב של הסיב בסמוך ל-1585 ננומטר הוא כסדר אחד עד שניים. בסדר גודל גבוה מזה של סיבי ליבה חלולים שדווחו.
סיב מיקרו מובנה מנוגד תהודה חלול הוא סוג חדש של מוליך גל סיבים מיקרו-מובנים המונחה על ידי חורי אוויר עם אינדקס שבירה נמוך, שיש לו את היתרונות של הנחיית אור ספקטרלית רחבה, פיזור נמוך, אי-לינאריות נמוכה, שטח שדה מצב גדול ולייזר גבוה. סף נזק, ומושך את תשומת הלב של החוקרים מכיוון שהוא מספק פלטפורמת שידור מצוינת למחקר בתחומי שידור לייזר, תקשורת סיבים אופטיים, חישה סיבים אופטיים ואופטיקה לא ליניארית. מצד אחד, מאפיינים טובים של מצב יחיד חשובים עבור סיבי ליבה חלולים ביישומים מעשיים כגון חישת סיבים בעלת ביצועים גבוהים, תקשורת סיבים אופטיים ועיבוד מושכל של העברת אנרגיית לייזר. עם זאת, בשל המגבלה של העיקרון המנחה את האור, קשה להשיג דיכוי יעיל של מצבים מסדר גבוה יותר בסיבי ליבה חלולים בדומה לזה שבסיבי ליבה מוצקה. האופטימיזציה של מאפייני מצב יחיד של סיבים אופטיים מושגת לעתים קרובות באמצעות תכנון גודל מבנה הסיבים להשגת מצבים מסדר גבוה יותר בליבה ומצבי החיפוי להשגת תנאי התאמת פאזה, מה שמגדיל את האובדן של מצבים מסדר גבוה יותר סינון מצב ליבה מסוים. עם זאת, פתרון מסוג זה אינו מסנן ביעילות מצבים אחרים מסדר גבוה בליבה, והמצבים הנותרים מסדר גבוה עדיין עלולים לגרום לבעיות כגון תנודות בהספק המוצא עקב הפרעות בין-מודאליות או הצלבה של אותות משודרים, במיוחד במקרה זה. של יישומים המשתמשים בסיבים אופטיים קצרים יותר.
כדי לטפל בבעיות אלו, הצוות של ראסל חקר גישה שונה לסינון מצבים מסדר גבוה יותר, ראשית, על ידי הצגת מרווח חורים גדול יותר בין נימי החיפוי של סיב גביש פוטוני בעל ליבה ריקה, אנטי-רזוננטי, עם מרווח חורים אחיד כדי לשפר את דליפה של מצבים מסדר גבוה יותר, ושנית, על ידי החדרת שכבת אוויר מתאימה מחוץ למעטפת בחלק החיצוני של החיפוי הראשון לבניית שכבת חיפוי נוגדת תהודה שנייה של הסיב, כפי שמוצג באיור 1א להלן. בשל ההבדלים באורכי הגל הרוחביים האפקטיביים של מצבים שונים, מבנה זה משפר באופן משמעותי את אובדן המצבים מסדר גבוה באורכי גל ספציפיים ושומר על אובדן המצב הבסיסי נמוך יחסית. הצוות הצליח בניסוי להכין סיב אנטי-רזוננטי בעל ליבה חלולה בציפוי כפול (איור 1b), אשר יוצר פסגות תהודה צפופות במרווח אורך הגל הארוך מעל ~1 מיקרומטר, המספק חלון רב-מפלסי לשידור לייזר עם יחיד גבוה במיוחד. טוהר מצב, כפי שמוצג באיור 1c. יתרה מכך, כפי שמוצג באיור. 2, אומת ניסוי שיחס דחיית מצב הליבה LP11 מסדר גבוה יותר של סיב גביש פוטוני פוטוני בחיפוי כפול זה, בסמוך ל-1585 ננומטר, גבוה כמו 60 dB/km, אשר הוא בערך אחד עד שניים בסדרי גודל גבוה יותר מזה של הסיבים המדווחים עם טוהר מצב יחיד אופטימלי. בנוסף, מחקר זה מאמת את יכולת הכוונון הגמישה של מרווח שידור הטוהר הגבוה במצב יחיד של סיב אנטי-תהודה חלול זה עם וריאציה של לחץ גז המילוי, המרחיב למעשה את מרווח אורך הגל הזמין עבור מצב יחיד בעל טוהר גבוה . האימות של טוהר חד-מודד גבוה במיוחד בסיבים בעלי מיקרו-מבנה ליבה חלולה עם מבנה חיפוי כפול מספק רעיון חדש ליישומים הדורשים טוהר גבוה של מצבי סיבים, כגון העברת אנרגיה בלייזר סיבים, תקשורת סיבים אופטיים או חישה של סיבים אופטיים.
תוצאות המחקר הקשורות מתפרסמות בכתב העת "Ultrahigh Transverse Mode Purity by Enhanced Modal Filtering in Double-Clad Single-Ring Hollow-Core Photonic Fiber" תוצאות המחקר פורסמו ב- Laser & Photonics Reviews, כתב עת מוביל של לייזר ופוטוניקה . ד"ר Zhuozhao Luo, דוקטורנט משותף של אוניברסיטת ווהאן לטכנולוגיה ומכון שנגחאי למכונות אופטיות (SIOM), היה הכותב הראשון, והחוקר המשנה ג'יאפנג הואנג, החוקר שין ג'יאנג והחוקרת מיאן פאנג ממרכז ראסל היו המתכתבים. מחברים, יחד עם ד"ר Ruochen Yin, סטודנט לדוקטורט של SIOM, וד"ר יו ג'נג מ-Ningbo Aifibo Optoelectronics Technology Co. עבודת מחקר זו הייתה בהנחיית פרופ' פיליפ ראסל, אקדמאי זר של האקדמיה הסינית למדעים, ונתמכה על ידי תוכנית הפעולה לחדשנות במדע וטכנולוגיה של שנחאי (21ZR1482700), הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (62275254), תוכנית הבנייה והתפעול של מעבדת ג'אנג-ג'יאנג (20DZ2210300), התוכנית הלאומית לנוער כישרונות ברמה גבוהה, וכישרונות ברמה גבוהה של Fuyang תכנית. תוכנית כישרונות ברמה גבוהה ותמיכות אחרות.
איור 1 (א) תכנון תיאורטי, (ב) מיקרוסקופ אלקטרונים סורק, ו-(ג) דפוס בדיקת ספקטרום שידור של סיב גביש פוטוני בעל ליבה חלולה אנטי-תהודה
איור 2 (א) מפות שדה קרוב של מצבי LP01 ו-LP11 המתקבלות מעירור סלקטיבי במצב, (ב) תוצאות אובדן מצבי LP01 ו-LP11, (ג) עקומות FOM של יחס דיכוי מצבים מסדר גבוה יותר, (ד) אורכי גל מרכזיים של ערכי FOM11 מרביים (ציר שמאל) ומרווחי ערכי FOM11 גבוהים (ציר ימני) עבור סיבי גביש פוטוניים בעלי ליבה חלולית אנטי-תהודה עם מילוי חנקן מ-1-25 בר, (e) אורכי גל מרכזיים בעיקולי FOM שנמדדו בערכי לחץ גז של 1 בר, 10 בר ו-20 בר
