De nya fibrernas senaste framsteg, publicerad denna vecka i Naturfotonik , har understrukit teknikens potential för nästa generations optiska interferometriska system och sensorer.

Optiska fibrer med ihålig kärna kombinerar de mest avancerade interferometrarnas utbredningsprestanda med längdskalorna hos moderna optiska fibrer genom att leda ljus runt kurvor i en luft- eller vakuumfylld kärna.

Forskare samarbetar med industripartners, samarbetar med National Physical Laboratory och utnyttjar ett brittiskt nätverk i Airguide Photonics-programmet när de ytterligare utökar upptäcktens effekter.

Professor Francesco Poletti, Chef för Hollow Core Fiber Group, säger:"Genom att ta bort glaset från fiberns mitt, vi har också eliminerat de fysiska mekanismerna genom vilka polarisationsrenheten hos en ingångsstråle kan försämras. Som ett resultat, våra fibrer ger kvaliteter som representerar ett paradigmskifte mot ett stort språng i prestanda.

"Med en dämpning så låg som 0,28 dB/km och utsikten att snart uppnå nivåer potentiellt under Rayleighs spridningsgräns för konventionella fibrer, sådana vågledande strukturer kan snart ge vakuumliknande styrrenhet och miljöokänslighet vid skräddarsydda våglängder och över hundratals kilometer för nästa generation av fotonikaktiverade vetenskapliga instrument."

Att sprida ljusvågor samtidigt som alla deras väsentliga egenskaper bevaras är en grundläggande fråga för alla applikationer som använder ljus för att känna av miljön eller för att överföra data och kraft. Högpresterande interferometrar, gyroskop och frekvenskammar använder ljusets våglängd som en miniatyrlinjal för att mäta avstånd, rotationshastighet och tid med otroligt exakt precision. De förlitar sig alla på överföring av ljusstrålar med högsta möjliga rumsliga, spektral och polarisationsrenhet.

För att uppnå bästa möjliga prestanda, forskare behöver för närvarande sprida ljus genom ledigt utrymme i ett vakuum, som till exempel i 4 km-armarna av Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) i USA. Dock, dessa avancerade interferometrar är extremt dyra och ofta opraktiska på ännu mycket kortare längdskalor. Glasoptiska fibrer erbjuder ett mer pragmatiskt och bärbart alternativ inom avkänningsteknologi men försämrar polarisationsrenheten och drabbas av skadliga olinjära effekter.

Ihåliga fibrer övervinner alla dessa utmaningar för att förbättra potentialen hos optiska interferometriska system och sensorer, till exempel inom optiska gyroskop som utgör kärnan i tröghetsnavigationssystem eller för den flexibla leveransen och sammanhängande kombinationen av intensiv polariserad strålning för nästa generation av MegaWatt -lasrar.

Denna senaste Southampton-forskning sponsrades av det EU-finansierade LightPipe Project, som bygger på årtionden av arbete vid Zepler Institutes berömda Optoelectronics Research Centre.

Centret och dess direktör professor Sir David Payne har spelat en ledande roll i utvecklingen av optisk fiberteknologi för applikationer som kräver kontroll av ljusets polarisationstillstånd. Arbetet inom detta område ledde också till skapandet av spinoutföretaget Fibercore, som har etablerat sig som en global marknadsledare inom produktion av polarisationsupprätthållande optiska fibrer.

Professor Sir David Payne, sa, "Det finns många applikationer inom optik som kräver strikt polariseringskontroll, som när två strålar interfererar för att känna av små förändringar orsakade av gravitationsvågor, eller rotationsavkänning i fibergyroskop. Det idealiska sättet att transportera ljus är i en optisk fiber, men det leder normalt till en osäker, vandrande polarisationstillstånd och drift i sensorn. Det är en stor överraskning att upptäcka att vissa typer av ihåliga fibrer kan bevara en stabil polarisation över långa avstånd och denna observation kommer att ha en enorm inverkan på nästa generations optiska sensorer.

"Ihåliga fibrer fortsätter att förvåna oss på sätt som ser ut som om fibern inte fanns där - precis som ett vakuum utan diffraktion."