Los últimos avances de las nuevas fibras, publicado esta semana en Fotónica de la naturaleza , han subrayado el potencial de la tecnología para los sistemas y sensores interferométricos ópticos de próxima generación.

Las fibras ópticas de núcleo hueco combinan el rendimiento de propagación en el espacio libre de los interferómetros más avanzados con las escalas de longitud de las fibras ópticas modernas al guiar la luz alrededor de las curvas en un núcleo lleno de aire o vacío.

Los investigadores están colaborando con socios de la industria, colaborando con el Laboratorio Nacional de Física y explotando una red del Reino Unido en el programa Airguide Photonics a medida que amplían aún más el impacto del descubrimiento.

Profesor Francesco Poletti, Jefe del Grupo de Fibras de Núcleo Hueco, dice:"Al eliminar el vidrio del centro de la fibra, también hemos eliminado los mecanismos físicos mediante los cuales se puede degradar la pureza de polarización de un haz de entrada. Como resultado, Nuestras fibras proporcionan cualidades que representan un cambio de paradigma hacia un gran salto en el rendimiento.

"Con una atenuación tan baja como 0,28 dB / km y la perspectiva de alcanzar pronto niveles potencialmente por debajo del límite de dispersión de Rayleigh de las fibras convencionales, tales estructuras de guía de ondas pronto podrían proporcionar una guía de pureza similar al vacío e insensibilidad ambiental a longitudes de onda a medida ya lo largo de cientos de kilómetros para la próxima generación de instrumentos científicos habilitados para fotónica ".

Propagar ondas de luz mientras se preservan todos sus atributos esenciales es una preocupación fundamental para todas las aplicaciones que usan la luz para detectar el medio ambiente o para transmitir datos y energía. Interferómetros de alto rendimiento, los giroscopios y los peines de frecuencia utilizan la longitud de onda de la luz como una regla en miniatura para medir distancias, velocidad y tiempo de rotación con una precisión increíblemente precisa. Todos se basan en la transmisión de haces de luz con el mayor espacio posible, pureza espectral y de polarización.

Para lograr el mejor rendimiento posible, Los científicos actualmente necesitan propagar la luz a través del espacio libre en el vacío, como por ejemplo en los brazos de 4 km del Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO) en los EE. UU. Sin embargo, Estos interferómetros avanzados son extremadamente caros y, a menudo, imprácticos incluso en escalas de longitud mucho más cortas. Las fibras ópticas de vidrio ofrecen una alternativa más pragmática y portátil en las tecnologías de detección, pero degradan la pureza de la polarización y sufren efectos no lineales perjudiciales.

Las fibras de núcleo hueco superan todos estos desafíos para mejorar el potencial de los sistemas y sensores de interferometría óptica, por ejemplo, dentro de los giroscopios ópticos que forman el núcleo de los sistemas de navegación inercial o para la entrega flexible y la combinación coherente de radiación polarizada intensa para la próxima generación de láseres MegaWatt.

Esta última investigación de Southampton fue patrocinada por el Proyecto LightPipe financiado por la Unión Europea, que se basa en décadas de trabajo en el renombrado Centro de Investigación de Optoelectrónica del Zepler Institute.

El Centro y su director, el profesor Sir David Payne, han desempeñado un papel de liderazgo en el desarrollo de la tecnología de fibra óptica para aplicaciones que requieren el control de los estados de polarización de la luz. El trabajo en esta área también condujo a la creación de la empresa spinout Fibercore, que se ha consolidado como líder del mercado mundial en la producción de polarización manteniendo fibras ópticas.

Profesor Sir David Payne, dijo, "Existen numerosas aplicaciones en óptica que requieren un estricto control de polarización, como cuando dos rayos interfieren para detectar pequeños cambios causados ​​por ondas gravitacionales, o detección de rotación en giroscopios de fibra. La forma ideal de transportar la luz es mediante fibra óptica, pero eso normalmente conduce a una incertidumbre, estado de polarización errante y deriva en el sensor. Es una gran sorpresa descubrir que ciertos tipos de fibra de núcleo hueco pueden preservar una polarización estable a largas distancias y esta observación tendrá un gran impacto en los sensores ópticos de próxima generación.

"Las fibras de núcleo hueco continúan sorprendiéndonos de formas que parecen como si la fibra no estuviera allí, como un vacío sin difracción".