Una nueva publicación en Opto-Electronic Advances presenta avances en la escritura directa con láser de femtosegundos de rejillas de Bragg de fibra en fibras multinúcleo.

En los últimos años, las fibras ópticas multinúcleo han contribuido significativamente al rápido desarrollo de tecnologías para la transmisión de datos de alta capacidad a través de enlaces de comunicación óptica, amplificadores y láseres de fibra de alta potencia, así como nuevos tipos de sensores ópticos. Una rejilla de Bragg de fibra (FBG), un elemento que refleja la luz a una cierta longitud de onda resonante dada por el período de la estructura del índice de refracción, juega un papel clave en el desarrollo de dispositivos basados ​​en tales fibras.

Entre los métodos existentes de escritura de FBG, la tecnología de escritura directa que utiliza pulsos de láser de femtosegundos en el rango espectral visible o infrarrojo parece ser el mejor candidato cuando se trata de fibras multinúcleo. Debido a la naturaleza no lineal de la absorción de pulsos de femtosegundos, esta tecnología permite no solo inscribir un FBG en un núcleo seleccionado, sino también implementarlo a través de recubrimientos protectores de la fibra, como poliimida y acrilato. Al controlar la posición de la región de modificación del índice de refracción en la sección transversal de la fibra multinúcleo, así como la energía del pulso láser, se puede inscribir un FBG con propiedades geométricas y espectrales predefinidas en las posiciones transversales (núcleo seleccionado) y axial requeridas.

Los grupos de investigación del Prof. Sergey Babin del Instituto de Automatización y Electrometría de la SB RAS (Novosibirsk, Rusia), y del Prof. Stefan Wabnitz de la Universidad Estatal de Novosibirsk (Rusia) y la Universidad Sapienza de Roma (Italia) han revisado los avances recientes en este campo y presentan en este artículo sus resultados experimentales sobre la inscripción selectiva de FBG en fibras multinúcleo utilizando pulsos láser infrarrojos de femtosegundos, así como sobre el uso de las estructuras fabricadas en aplicaciones reales. En particular, se consideran los sensores de forma de fibra multinúcleo y los láseres Raman de fibra desarrollados por los autores.

La posibilidad de separación espacial de las señales ópticas hace que las fibras ópticas multinúcleo sean atractivas para el desarrollo de sensores que midan impactos físicos multiparamétricos en la fibra. Al revisar los avances en sensores, se hace énfasis en los sensores de forma tridimensional, que tienen demanda en microrobótica (en particular, cirugía mínimamente invasiva), industria aeroespacial y monitoreo de la salud estructural de instalaciones industriales, gracias a su compacidad, flexibilidad, inercia química e insensibilidad electromagnética.

La fibra multinúcleo también es un medio prometedor para el desarrollo de amplificadores y láseres de fibra de alta potencia, ya que en este caso la influencia de los efectos no lineales (dispersión estimulada de Raman y Brillouin, automodulación de fase, inestabilidad de modo, etc.) en el régimen láser se vuelve más débil debido a una ampliación del área neta de los modos principales.

La tecnología láser de femtosegundos de modificación del índice de refracción dentro de materiales transparentes ofrece un alto grado de libertad cuando se opera con fibras ópticas multinúcleo. Además de las rejillas de Bragg de fibra, con esta tecnología se pueden fabricar elementos integrales ópticos complejos para comunicaciones multiplexadas por división espacial, componentes para medir cantidades físicas y biosensores, así como conjuntos complejos de espejos de Bragg para sistemas láser.

Hasta la fecha, la investigación y el desarrollo de sensores de fibra multinúcleo para medir la curvatura, la torsión y la forma demuestran una alta precisión de medición cuando se utilizan varios métodos, que son los más apropiados para cada caso. Los próximos pasos en su desarrollo se centrarán en combinar las mejores soluciones en términos de equilibrio entre precisión, rendimiento y costo en un solo dispositivo. Además de la reconstrucción de la forma, promete agregar otros parámetros distribuidos medibles de forma independiente, como la temperatura, la vibración, la presión, etc.

Los láseres de fibra multinúcleo con FBG intranúcleo muestran características espectrales interesantes, resultantes de la ampliación del área del modo efectivo y los efectos de interferencia que surgen del acoplamiento de la radiación reflejada desde los FBG inscritos en diferentes núcleos. Un aumento adicional del número de núcleos en las fibras activas y pasivas y el número correspondiente de FBG inscritos en los núcleos sería de interés tanto para el escalado de potencia como para el estrechamiento de líneas. En aras del escalado de potencia de los amplificadores y láseres convencionales y de tipo Raman basados ​​en fibras multinúcleo activas y pasivas, respectivamente, es especialmente importante explorar la posibilidad de acoplar la bomba en el revestimiento de la fibra, de forma similar a los amplificadores de un solo núcleo de alta potencia convencionales. láseres de fibra de modo que utilizan una estructura de fibra de doble revestimiento. + Explora más

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