抗共振的空心光纖可有效降低“噪聲”
由中佛羅里達(dá)大學(xué)的研究人員發(fā)明的這種抗共振空心光纖,產(chǎn)生的“噪聲”少了一千倍,也是室溫下由光纖中的玻璃產(chǎn)生的聲子引起的干擾所記錄到的最低水平。
羅切斯特大學(xué)的研究人員在研究中說(shuō),與現(xiàn)在廣泛使用的單模光纖相比,一種新型的中空光纖大大減少了光纖中干擾信號(hào)的“噪聲”。 由中佛羅里達(dá)大學(xué)的研究人員發(fā)明的這種抗共振空心光纖,產(chǎn)生的“噪聲”少了一千倍,也是室溫下由光纖中的玻璃產(chǎn)生的聲子引起的干擾所記錄到的最低水平。 為了證明這一點(diǎn),光學(xué)系助理教授威廉·倫寧格(William Renninger)實(shí)驗(yàn)室的研究人員開(kāi)發(fā)了一種高靈敏度的測(cè)量技術(shù)。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在APL Photonics雜志上。 如圖所示,抗共振空心光纖的特點(diǎn)是七個(gè)空心毛細(xì)血管排列在光纖內(nèi)部的空心芯周?chē)?/div> “這是一種非常有價(jià)值的光纖,盡管研究人員和一些公司對(duì)它很感興趣,但沒(méi)有人真正研究過(guò)這種結(jié)構(gòu)支撐的聲子的行為,以及它在多大程度上降低了‘噪聲’,”非線性光學(xué)領(lǐng)域的研究專(zhuān)家Renninger說(shuō)。 該實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果最終證明了這種光纖是“低噪聲應(yīng)用的一個(gè)很有前途的平臺(tái),例如量子信息處理和光通信,”主要作者、Renniger實(shí)驗(yàn)室的研究生助理Arjun Iyer寫(xiě)道。 “噪聲”的獨(dú)特解答 “噪聲”是指遮掩或干擾光通過(guò)光纖發(fā)送信號(hào)的任何干擾。其中一種干擾是由聲子量子化的聲波引起的,這種聲波發(fā)生在原子和亞原子水平上,在本研究中是在光纖的玻璃中。 聲子會(huì)使一束光“散射”出聲波,產(chǎn)生不同頻率或顏色的分裂光束,從而干擾和降低主光束的能量。雖然某些形式的散射對(duì)特定的應(yīng)用是有用的,但它會(huì)干擾量子應(yīng)用甚至基本的光通信。 Renninger說(shuō),通過(guò)將光纖冷卻到極低的低溫,可以降低噪聲,但這“非常昂貴和復(fù)雜”。另一種方法是嘗試使用復(fù)雜的糾錯(cuò)算法來(lái)校正噪聲。 然而,抗共振空心光纖代表了一種即使在室溫下也能工作的簡(jiǎn)單解決方案。這是由合著者羅德里戈·阿梅斯庫(kù)亞·科雷亞(Rodrigo Amezcua Correa)和其他研究人員在中佛羅里達(dá)大學(xué)的光學(xué)和光子學(xué)學(xué)院創(chuàng)建,它的特點(diǎn)是在光纖內(nèi)部的空心芯周?chē)帕辛似邆(gè)空心毛細(xì)管。 這使得光纖外層的玻璃和穿過(guò)纖芯的光之間的重疊最小,消除了來(lái)自玻璃的聲子的干擾。 Renninger實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試表明,這種結(jié)構(gòu)比其他中空纖維設(shè)計(jì)的降噪效果高10倍!笆O碌囊稽c(diǎn)噪音是由纖維內(nèi)部空氣中的聲波引起的,所以如果你再疏散了空氣,效果會(huì)提高100倍,”Renninger說(shuō),“從而獲得難以置信的低噪聲狀態(tài)。如果世界的命運(yùn)取決于減少光纖中的噪音,那么這就是你想要的! 原文鏈接:https://phys.org/news/2020-09-anti-resonant-hollow-core-optical-fiber-noise.html |
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