А. Н. КОЛЯДИН, А. Ф. КОСОЛАПОВ,
А. Д. ПРЯМИКОВ, А. С. БИРЮКОВ
Научный центр волоконной оптики РАН, Москва
ПОЛЫЕ МИКРОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ СВЕТОВОДЫ
С ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ КРИВИЗНОЙ ПОВЕРХНОСТИ СЕРДЦЕВИНЫ ДЛЯ СРЕДНЕГО ИК ДИАПАЗОНА
В данной работе теоретически и экспериментально демонстрируется возможность передачи излучения в широком спектральном диапазоне с малыми потерями в полых микроструктурированных световодах с отрицательной кривизной поверхности сердцевины.
Полые микроструктурированные световоды являются новым типом оптических волоконных световодов с уникальными свойствами, которые могут быть использованы во многих областях, начиная с передачи высокомощного излучения и ультракоротких импульсов, и заканчивая эффективным взаимодействием между излучением и газовыми средами, заполняющими сердцевину. Излучение локализуется в воздушной сердцевине полых световодов, окруженной микроструктурированной оболочкой. При этом оно распространяется главным образом по воздуху, что позволяет избежать значительных материальных потерь.
Мы демонстрируем теоретически и экспериментально передачу излучения в широком спектральном диапазоне с малыми потерями в полых микроструктурированных световодах с отрицательной кривизной поверхности сердцевины [1]. Показано, что относительно простая оболочка, состоящая из одного ряда кварцевых капилляров, позволяет передавать излучение в среднем ИК диапазоне, несмотря на высокие материальные потери в кварцевом стекле. Оболочка с «отрицательной» кривизной приводит к существенному усложнению граничных условий для мод сердцевины и усилению их локализации, а также снижает их взаимодействие с собственными состояниями оболочки световода, что, в свою очередь, приводит к снижению потерь на вытекание.
Был вытянут световод из кварцевого стекла (Suprasil F300) с одним рядом из восьми капилляров. На рис. 1 представлены теоретический и экспериментальный спектры потерь световода, а также спектральная зависимость материальных потерь. На рис. 2 представлена фотография световода. Как видно из графика, теоретические расчёты достаточно точно предсказывают расположение границ зон пропускания полученного световода. Несовпадение величины теоретических и экспериментальных потерь объясняется тем, что при измерении на длинах световода меньше одного метра в нём продолжают присутствовать сильно вытекающие моды высоких порядков. Таким образом, измерения дают только верхний предел уровня потерь.
Однако этого достаточно, чтобы утверждать, что в полученных зонах пропускания на 6 и на 7,6 мкм потери, как минимум, на три порядка ниже чем в кварцевом стекле, что подтверждает слабую связь моды сердцевины с материалом оболочки и является уникальным результатом.
Рис. 1. Экспериментальный и теоретический спектры потерь световода
и спектральная зависимость материальных потерь
Рис. 2. Фотография торца световода
Список литературы
1. Pryamikov A. D., Biriukov A. S., Kosolapov A. F., et. al. Demonstration of a waveguide regime for a silica hollow - core microstructured optical fiber with a negative curvature of the core boundary in the spectral region > 3.5 mm. Optics Express. 2011. V.19. P..
