Os últimos avanços das novas fibras, publicado esta semana em Nature Photonics , sublinharam o potencial da tecnologia para sistemas e sensores interferométricos ópticos de próxima geração.

As fibras ópticas de núcleo oco combinam o desempenho de propagação em espaço livre dos interferômetros mais avançados com as escalas de comprimento das fibras ópticas modernas, guiando a luz em torno de curvas em um núcleo preenchido com ar ou vácuo.

Os pesquisadores estão se envolvendo com parceiros da indústria, colaborando com o National Physical Laboratory e explorando uma rede do Reino Unido no programa Airguide Photonics conforme eles expandem ainda mais o impacto da descoberta.

Professor Francesco Poletti, Chefe do Hollow Core Fiber Group, diz:"Ao eliminar o vidro do centro da fibra, também eliminamos os mecanismos físicos pelos quais a pureza de polarização de um feixe de entrada pode ser degradada. Como resultado, nossas fibras fornecem qualidades que representam uma mudança de paradigma em direção a um grande salto no desempenho.

"Com uma atenuação tão baixa quanto 0,28 dB / km e a perspectiva de em breve atingir níveis potencialmente abaixo do limite de espalhamento de Rayleigh das fibras convencionais, tais estruturas de guia de ondas podem em breve fornecer pureza de orientação semelhante ao vácuo e insensibilidade ambiental em comprimentos de onda sob medida e ao longo de centenas de quilômetros para a próxima geração de instrumentos científicos habilitados para fotônica. "

Propagar ondas de luz preservando todos os seus atributos essenciais é uma preocupação fundamental para todos os aplicativos que usam luz para detectar o ambiente ou para transmitir dados e energia. Interferômetros de alto desempenho, giroscópios e pentes de frequência usam o comprimento de onda da luz como uma régua em miniatura para medir distâncias, velocidade de rotação e tempo com precisão incrivelmente precisa. Todos eles contam com a transmissão de feixes de luz com o maior espaço possível, pureza espectral e de polarização.

Para alcançar o melhor desempenho possível, os cientistas atualmente precisam propagar a luz através do espaço livre no vácuo, como, por exemplo, nos braços de 4 km do Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) nos EUA. Contudo, esses interferômetros avançados são extremamente caros e muitas vezes impraticáveis ​​em escalas de comprimento ainda mais curtas. As fibras ópticas de vidro oferecem uma alternativa mais pragmática e portátil em tecnologias de detecção, mas degradam a pureza da polarização e sofrem efeitos não lineares prejudiciais.

As fibras de núcleo oco superam todos esses desafios para aumentar o potencial dos sistemas e sensores interferométricos ópticos, por exemplo, dentro de giroscópios ópticos que formam o núcleo de sistemas de navegação inercial ou para a entrega flexível e combinação coerente de radiação polarizada intensa para a próxima geração de lasers MegaWatt.

Esta última pesquisa de Southampton foi patrocinada pelo Projeto LightPipe, financiado pela União Europeia, que se baseia em décadas de trabalho no renomado Centro de Pesquisa Optoeletrônica do Zepler Institute.

O Centro e seu Diretor, Professor Sir David Payne, têm desempenhado um papel de liderança no desenvolvimento de tecnologia de fibra óptica para aplicações que requerem controle dos estados de polarização da luz. O trabalho nesta área também levou à criação da empresa spinout Fibercore, que se consolidou como líder global de mercado na produção de fibras óticas de manutenção de polarização.

Professor Sir David Payne, disse, "Existem inúmeras aplicações em óptica que requerem controle estrito de polarização, como quando dois feixes interferem para detectar pequenas mudanças causadas por ondas gravitacionais, ou detecção de rotação em giroscópios de fibra. A forma ideal de transportar luz é em fibra ótica, mas isso normalmente leva a uma incerteza, estado de polarização errante e deriva no sensor. É uma grande surpresa descobrir que certos tipos de fibra de núcleo oco podem preservar uma polarização estável em longas distâncias e essa observação terá um grande impacto nos sensores ópticos da próxima geração.

"As fibras de núcleo oco continuam a nos surpreender de maneiras que parecem como se a fibra não existisse - exatamente como um vácuo sem difração."