新型空心光纤极大地降低了信号噪声

抗谐振空心光纤具有独特的排列方式，即七个空心毛细管围绕光纤内部的空心排列。

罗彻斯特大学的研究人员报告说，与现在广泛使用的单模光纤相比，新型中空光纤大大降低了“噪声”对传输信号的干扰。

由中央佛罗里达大学的研究人员创建的抗谐振空心纤维产生的“噪音”要少一千倍，并且是室温下由纤维玻璃中的声子产生的声子所产生的干涉所记录的最低水平。 。

为了证明这一点，光学助理教授William Renninger的实验室研究人员开发了一种高度灵敏的测量技术。他们的发现发表在APL Photonics上的一篇论文中。

“这是一种非常有价值的纤维，尽管研究人员和一些公司对它很感兴趣，但没有人真正研究过该结构所支撑的声子的行为，以及它在多大程度上降低了“噪声”，雷宁格说。实验和理论非线性光学专家。

雷宁格实验室的研究生副研究员阿尔琼·艾耶尔（Arjun Iyer）写道，实验室的研究结果最终证明，该光纤是“用于低噪声应用的有前途的平台，例如用于量子信息处理和光通信。”

唯一解决“噪音”的方法

“噪声”是指掩盖或破坏光通过光纤发送的信号的任何干扰。一种这样的扰动是由声子引起的，声子是在原子和亚原子级发生的量化声波或声波，在这种情况下是在光纤玻璃中。

声子会导致光束“散射”声波，从而产生不同频率或颜色的分裂光束，这些光束会干扰主光束并降低主光束的能量。尽管某些形式的散射可能对特定应用有用，但它会干扰量子应用甚至基本的光通信。

Renninger说，可以通过将纤维冷却到极低的低温温度来降低噪音，但这“非常昂贵且复杂”。另一种方法是尝试使用复杂的纠错算法来纠正噪声。

但是，抗谐振空心光纤代表了一种简单的解决方案，即使在室温下也可以使用。该纤维由共同作者Rodrigo Amezcua Correa和CREOL，中央佛罗里达大学光学与光子学院的其他研究人员共同创建，该纤维具有独特的排列方式，即七个空心毛细管围绕着纤维内部的中空纤芯排列。

这样可以使玻璃纤维的外层与穿过纤芯的光之间的重叠最小，从而消除了玻璃发出的声子的干扰。

Renninger实验室的测试表明，这种安排在降低噪音方面比其他中空纤维设计有效10倍。雷宁格说：“剩下的很少的噪音是由光纤内部空气中的声波引起的，因此，如果要排空空气，效率会高出100倍。”“您的噪音会低得令人难以置信。”

“如果世界的命运取决于减少光纤中的声音噪声，那么这就是您要使用的那种。”

参考：APL Photonics的“超低布里渊散射在反谐振空心纤维中的分布”，作者：Arjun Iyer，徐文道，J.Enrique Antonio-Lopez，Rodrigo Amezcua Correa和William H. Renninger，2020年9月18日。
10.1063/5.0017796

这项研究得到了陆军研究办公室和雷宁格（Renninger）国家科学基金会职业奖的资助。

其他合著者是Renninger实验室的研究生研究助理Xu Wendao和CREOL的研究科学家Enrique Antonio-Lopez。