Een nieuwe publicatie in Opto-Electronic Advances overzichten vooruitgang in femtoseconde laser direct schrijven van Bragg-vezelroosters in multicore-vezels.

In de afgelopen jaren hebben multicore optische vezels aanzienlijk bijgedragen aan de snelle ontwikkeling van technologieën voor datatransmissie met hoge capaciteit via optische communicatieverbindingen, high-power fiberlasers en versterkers, evenals nieuwe soorten optische sensoren. Een Bragg-vezelrooster (FBG) - een element dat licht reflecteert op een bepaalde resonantiegolflengte die wordt bepaald door de periode van de brekingsindexstructuur - speelt een sleutelrol bij het ontwikkelen van apparaten op basis van dergelijke vezels.

Van de bestaande methoden voor het schrijven van FBG's lijkt de directe schrijftechnologie met behulp van femtoseconde laserpulsen in het zichtbare of infrarode spectrale bereik de beste kandidaat bij het omgaan met multicore-vezels. Vanwege de niet-lineaire aard van femtoseconde pulsabsorptie, maakt deze technologie het niet alleen mogelijk om een ​​FBG in een geselecteerde kern in te schrijven, maar deze ook te implementeren via een beschermende coating van de vezel zoals polyimide en acrylaat. Door de positie van het wijzigingsgebied van de brekingsindex in de dwarsdoorsnede van de multicore-vezel te regelen, evenals de laserpulsenergie, kan een FBG met vooraf gedefinieerde geometrische en spectrale eigenschappen worden ingeschreven in de vereiste transversale (geselecteerde kern) en axiale posities.

De onderzoeksgroepen van Prof. Sergey Babin van het Instituut voor Automatisering en Elektrometrie van de SB RAS (Novosibirsk, Rusland), en Prof. Stefan Wabnitz van de Staatsuniversiteit van Novosibirsk (Rusland) en de Sapienza Universiteit van Rome (Italië) hebben recente vorderingen in dit veld en presenteren hun experimentele resultaten over de selectieve inscriptie van FBG's in multicore-vezels met behulp van infrarood femtoseconde laserpulsen, evenals over het gebruik van de gefabriceerde structuren in echte toepassingen in dit artikel. In het bijzonder worden de multicore-vezelvormsensoren en Raman-vezellasers die door de auteurs zijn ontwikkeld, overwogen.

De mogelijkheid van ruimtelijke scheiding van optische signalen maakt multicore optische vezels aantrekkelijk voor de ontwikkeling van sensoren die fysieke effecten met meerdere parameters op de vezel meten. Bij het beoordelen van de vooruitgang in sensoren wordt de nadruk gelegd op 3-dimensionale vormsensoren, die veel gevraagd zijn in microrobotica (met name minimaal invasieve chirurgie), de lucht- en ruimtevaartindustrie en het bewaken van de structurele gezondheid van industriële faciliteiten, dankzij hun compactheid, flexibiliteit, chemische inertie en elektromagnetische ongevoeligheid.

Multicore-vezel is ook een veelbelovend medium voor de ontwikkeling van high-power fiberlasers en -versterkers, aangezien in dit geval de invloed van niet-lineaire effecten (gestimuleerde Raman- en Brillouin-verstrooiing, zelffasemodulatie, modusinstabiliteit, enz.) op het laserregime wordt zwakker door een vergroting van het netto gebied van de kernmodi.

De femtoseconde lasertechnologie van brekingsindexmodificatie in transparante materialen biedt een hoge mate van vrijheid bij het werken met multicore optische vezels. Naast Bragg-vezelroosters kunnen met de technologie complexe optische integrale elementen voor ruimtelijke verdeling, multiplexcommunicatie, componenten voor het meten van fysieke hoeveelheden en biosensoren, evenals complexe sets Bragg-spiegels voor lasersystemen worden vervaardigd.

Tot op heden demonstreren het onderzoek en de ontwikkeling van multicore-vezelsensoren voor het meten van kromming, torsie en vorm een ​​hoge meetnauwkeurigheid bij gebruik van verschillende methoden, die voor elk geval het meest geschikt zijn. De volgende stappen in hun ontwikkeling zullen gericht zijn op het combineren van de beste oplossingen in termen van balans tussen nauwkeurigheid, prestaties en kosten in één enkel apparaat. Naast de reconstructie van de vorm is het veelbelovend om andere onafhankelijk meetbare gedistribueerde parameters toe te voegen, zoals temperatuur, trillingen, druk enz.

Multicore fiberlasers met intracore FBG's vertonen interessante spectrale kenmerken, als gevolg van de vergroting van het effectieve modusgebied en interferentie-effecten die voortvloeien uit de koppeling van straling die wordt gereflecteerd door FBG's die in verschillende kernen zijn ingeschreven. Een verdere toename van het aantal kernen in actieve en passieve vezels en het overeenkomstige aantal FBG's dat in de kernen is ingeschreven, zou van belang zijn voor zowel vermogensschaling als voor lijnvernauwing. Met het oog op vermogensschaling van zowel conventionele als Raman-type versterkers en lasers gebaseerd op respectievelijk actieve en passieve multicore-vezels, is het vooral belangrijk om de mogelijkheid van pompkoppeling in de vezelbekleding te onderzoeken, vergelijkbaar met conventionele high-power single-core-vezels. mode fiber lasers met behulp van een dubbel beklede vezelstructuur. + Verder verkennen

Zelfreinigende glasvezel kan helpen bij het bewaken van de omgeving en het diagnosticeren van kanker