Uuringute taust ja hiljutised müügivihjed
Tahked tuumaga ränidioksiidi klaaskiud on pikka aega domineerinud tõhusa ja paindliku optilise ülekande valdkonnas, eriti telekommunikatsioonis ja tööstuses.laserid.
Suure võimsusega laseredastust nõudvate tööstuslike rakenduste puhul seisavad tavalised optilised kiud aga silmitsi paljude väljakutsetega.
Mittelineaarsete protsesside, nagu Kerri efekt, ergastatud Ramani hajumine ja ränidioksiidi klaasi kahjustusläve piirangud, tõttu ei ole tavapärased kiud sageli võimelised suure võimsusega lasereid edastama, mis piirab oluliselt tarnitava võimsuse tihedust.
Õõnestuumakiudude (HCF) tekkimine annab selle probleemi lahendamiseks uusi ideid. HCF-ides on üle 99,99% juhitavast valgusest kontsentreeritud õhuga (või vaakumiga) täidetud südamikusse, jättes mööda paljudest tahkete ränisüdamike või tavapäraste optiliste kiudude piirangutest.
2022. aastal demonstreeris Ühendkuningriigis Southamptonis asuv meeskond edukalt uudse HCF-disaini eeliseid, edastades 1kW pidevlainelist lähiinfrapunavalgust 1 km ulatuses, näidates täielikult selle tehnoloogia tohutut potentsiaali.
Viimases uuringus laiendas meeskond veelgi HCF-ide rakendusala, edastades edukalt 520 nm laserimpulsse kilovattide tippvõimsusega läbi 300-meetrise HCF-i.
See läbimurre mitte ainult ei laienda HCF-de võimet rohelistele lainepikkustele, vaid on oluline ka paljude tööstuslike rakenduste jaoks.
Kuid HCF-ide arendamine nähtavatel lainepikkustel seisab silmitsi tootmisprobleemidega nende väikeste struktuuriliste omaduste tõttu. Nendest väljakutsetest ülesaamiseks viis uurimisrühm läbi põhjaliku mittelineaarse uuringu tegeliku täispuhutud pikamaa õõneskiu kohta.
Nad leidsid, et HCF-de mittelineaarsed mõjud on nähtavas piirkonnas rohkem väljendunud kui infrapunapiirkonnas, mis on tingitud nii südamiku vähenemisest kui ka lühemast töölainepikkusest.
Õõnestuumalised kiud rohelise laseri jõuülekandeks
Selles töös kasutatav HCF kasutab resonantsivastase juhitava valguse põhimõtet. Juhitav valgus on piiratud õhukeste klaaskiledega, mis ümbritsevad kiu südamikku. See disain on realiseeritud ühe rõnga kaudu, mis koosneb seitsmest kattekapillaarist, mille seitse kattekihti saavutavad hea tasakaalu kadude, paindekadude ja morfoloogia vahel.
Kiud valmistati virnastamis- ja venitusmeetodil Heraeus F300 sulatatud ränidioksiidklaasist, mille südamiku läbimõõt on umbes 20,7 µm ja režiimivälja läbimõõt 14,5 µm ning mis on võimeline juhtima valgust vahemikus 515 nm kuni 618 nm. kaod alla 30 dB/km.
Kuigi teatatud kiu pikkus on 300 meetrit, on Southamptoni uurimisrühm suutnud seda protsessi kasutades toota mitu kilomeetrit kiudu.
Samuti on kiud suhteliselt tundetu paindekadude suhtes, mis on 520 nm töölainepikkusel suurema kui 13 cm läbimõõduga painde puhul alla 0,1 dB/m.
See läbimurre pakub olulist tehnoloogilist tuge ülitäpseks ja tõhusaks materjalitöötluseks, eriti roheliste laserite kasutamisel.
Tulevikus eeldatakse, et see tehnoloogia mängib olulist rolli sellistes tööstusharudes nagu elektrisõidukite tootmine, eriti sellistes olulistes aspektides nagu akude tootmine.
