【科研进展】新型中空光纤：比实心纤维更透明，传输损耗更低

传统的光纤引导光穿过极其透明的固体玻璃芯，损耗大概在每公里0.142分贝。这意味着一百公里后仍有超过百分之一的信号被保留下来。然而，固体玻璃纤维不能承载非常高的功率，特别是在短脉冲中，限制了其在包括为激光加工提供强光的应用中的使用。

现在，南安普敦大学光电研究中心的一个团队，已经制造出比实心纤维更透明的中空纤维。

在1998年，发现微结构化的光纤可以通过阻止某些区域中穿过纤芯周围各层的传输来引导光，从而引起人们对空心纤维的兴趣。但是光纤中充满空气的微观结构非常复杂，而这些“光子带隙”光纤却只能传输太短的波长范围，难以在实际中使用。

近年来，南安普敦开创了一系列新的实验纤维，这些实验纤维通过将微观结构限制在纤维的中空纤芯而偏离了罗素的基本思想。在2014年的设计中，围绕中心核心的外部隔开了几对嵌套的管子，例如放在较大的吸管中的小吸管。

从公司已经安装运行实时路况光纤，光在空气中的传播速度比玻璃中的传播速度快50％，因此空心光纤的最初市场是要求极高速度的短数据链路。他列举了再数据中心内部和财务数据等方面的应用。对于高频证券交易员来说，这是一个潜在的商机。但是，它还不能与1550年电信频段中的实芯光纤传输相匹配。

现在，小组已经开发出新的中空纤维，该纤维可以在甚至是最透明的电信频段之外的关键波长范围内达到甚至超过实心纤维的透明度。他们为660和850 nm光子（这些红色和近红外波段广泛用于生物学和量子网络）和1064 nm（另一种在工业激光加工中很流行的近红外波段）量身定制了光纤。

他说，对于高精度传感器，激光束传输和时频测量而言，这项新技术可能会提供优于传统实芯光纤的优势。少数供应商已经出售较旧类型的空心光纤，以提供超短激光脉冲，从而产生一系列快速脉冲，以切割智能手机的玻璃。研究人员说：“空心纤维无法替代，因为实心纤维无法竞争。” 必须将强光脉冲保持在玻璃外面，以免损坏玻璃。

到目前为止，玻璃切割仅占整个市场的一小部分。但是他说，他的团队的新型中空纤维可以在几十或几百米的基本模式下传输“千瓦级连续功率”，并且可能很快会在更广泛的工业市场中挑战实心纤维，而平均功率激光器。” 分析家认为销售额很可能达到数十亿美元。

新型中空纤维除了具有抗破坏性和更快的光速外，还具有其他优势。将光保持在玻璃外面可以避免非线性效应，这种非线性效应会使信号失真并提高所发射激光束的质量。

新纤维的基本极限是未知的。在比电信频段短的波长下，光散射主导了实芯光纤的损耗。“直到几个月前，我们还认为在空心玻璃纤维中的空气-玻璃界面处的光散射最终将主导那些较短波长处的损耗，” 研究人员说。但是随着它们改善纤维制造，损耗一直在下降，他现在推测，几年后，新的中空纤维在该频带中的透明性可能会比基本极限实芯纤维高十倍。

文章来源：贤集网