同調(diào)多模光纖的介紹及其應(yīng)用擴(kuò)展

　　俄羅斯和芬蘭的研究人員合作進(jìn)行一項(xiàng)概念驗(yàn)證計(jì)劃，進(jìn)一步擴(kuò)展具有較大纖芯直徑的多模光纖用途；研究人員采用高功率雷射與非等向性材料，期望開發(fā)出可在光傳輸時(shí)保持同調(diào)性（coherence）的光纖。保持光的同調(diào)性是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)與傳感器網(wǎng)絡(luò)的必要條件，同時(shí)還有助于多模光纖在更遠(yuǎn)程通訊應(yīng)用中取代昂貴的單模光纖。研究人員們?cè)?a href='http://www.ttokpm.com/v/tag/4854/' target='_blank' class='arckwlink_none'>光學(xué)學(xué)會(huì)（Optical Society；OSA）的期刊《Optics Express》上發(fā)表他們的研究成果。光纖是現(xiàn)代通訊的骨干。單模光纖由于具有可靠性，在長(zhǎng)距離應(yīng)用中占主導(dǎo)地位；但這種光纖的內(nèi)徑僅 10 微米（us），且十分昂貴。較低成本的多模光纖內(nèi)徑寬達(dá) 100us，目前主要用于短距離通訊，一般可支持 1，000 公尺距離、1-Gbit/s 的傳輸速度。研究人員正致力于擴(kuò)展多模光纖的實(shí)用性，不僅用于取代單模光纖實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離通訊，還可實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)，以及打造僅需要很少或無(wú)需電源執(zhí)行的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)。

　　圖 1：輸出光束中的光輻射強(qiáng)度橫向分布模式 （數(shù)據(jù)源：MIPT）來(lái)自莫斯科物理技術(shù)學(xué)院（MIPT）、俄羅斯科學(xué)院的 Kotelnikov 無(wú)線工程與電子研究所 （IRE RAS），以及芬蘭坦佩雷理工大學(xué)（Tampere University of Technology）光電研究中心的研究人員們共同投入了這項(xiàng)同調(diào)性多模光纖的概念驗(yàn)證研究。主導(dǎo)該研究計(jì)劃的 IRE RAS 總監(jiān)、MIPT 固態(tài)物理學(xué)、放射性物理學(xué)和應(yīng)用信息技術(shù)副主任 Sergey Nikitov 表示， “量子計(jì)算機(jī)可能是其中的一種應(yīng)用；然而，在這項(xiàng)研究中，我們的目的在于探索高功率應(yīng)用，由于非線性的流程，我們可在其中一根光纖內(nèi)提高不同光波的功率，并觀察其結(jié)果?！?除了 Sergey Nikitov，其他共同作者還包括 MIPT 教授兼 IRE RAS 和俄羅斯量子中心資深研究科學(xué)家 Vasily Ustimchik，以及坦佩雷榮譽(yù)教授 Jorma Rissanen，他還曾經(jīng)是 IEEE Richard W. Hamming Medal 的獲獎(jiǎng)人。可保持同調(diào)性的光纖比半導(dǎo)體傳感器更具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗麄儙缀醪恍枰娏Γ湍芴幚韥?lái)自分布式傳感器系統(tǒng)無(wú)法發(fā)揮作用的結(jié)果。此外，這些光纖不僅可用于高功率的雷射系統(tǒng)，還可作為傳感器，因?yàn)槠裉匦缘淖兓瘉?lái)自于其準(zhǔn)確感測(cè)環(huán)境引起的變化。保護(hù)光纖具有優(yōu)于半導(dǎo)體傳感器的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗鼈儙缀醪恍枰娏?，并可以處理?lái)自分布式傳感器系統(tǒng)的結(jié)果。它們不僅可用在高功率激光系統(tǒng)中，而且作為傳感器的用途來(lái)自觀察到的事實(shí)，即它們的極化特性的變化使得能夠準(zhǔn)確地感測(cè)由環(huán)境因素引起的變化。