Les dernières avancées des nouvelles fibres, publié cette semaine dans Photonique de la nature , ont souligné le potentiel de la technologie pour les systèmes et capteurs interférométriques optiques de nouvelle génération.

Les fibres optiques à noyau creux combinent les performances de propagation en espace libre des interféromètres les plus avancés avec les échelles de longueur des fibres optiques modernes en guidant la lumière autour des coudes dans un noyau rempli d'air ou de vide.

Les chercheurs collaborent avec des partenaires industriels, collaborer avec le National Physical Laboratory et exploiter un réseau britannique dans le programme Airguide Photonics alors qu'ils élargissent davantage l'impact de la découverte.

Professeur Francesco Poletti, Responsable du groupe Hollow Core Fiber, dit :« En éliminant le verre du centre de la fibre, nous avons également éliminé les mécanismes physiques par lesquels la pureté de polarisation d'un faisceau d'entrée peut être dégradée. Par conséquent, nos fibres offrent des qualités qui représentent un changement de paradigme vers un énorme saut en performance.

"Avec une atténuation aussi faible que 0,28 dB/km et la perspective d'atteindre bientôt des niveaux potentiellement inférieurs à la limite de diffusion Rayleigh des fibres conventionnelles, de telles structures de guidage d'ondes pourraient bientôt fournir une pureté de guidage semblable à celle du vide et une insensibilité environnementale à des longueurs d'onde sur mesure et sur des centaines de kilomètres pour la prochaine génération d'instruments scientifiques compatibles avec la photonique. »

La propagation des ondes lumineuses tout en préservant tous leurs attributs essentiels est une préoccupation fondamentale pour toutes les applications qui utilisent la lumière pour détecter l'environnement ou pour transmettre des données et de l'énergie. Interféromètres haute performance, les gyroscopes et les peignes de fréquence utilisent la longueur d'onde de la lumière comme règle miniature pour mesurer les distances, vitesse et temps de rotation avec une précision incroyablement précise. Ils reposent tous sur la transmission de faisceaux lumineux avec la plus grande spatialité possible, pureté spectrale et de polarisation.

Pour obtenir les meilleures performances possibles, les scientifiques ont actuellement besoin de propager la lumière à travers l'espace libre dans le vide, comme par exemple dans les bras de 4 km du Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) aux USA. Cependant, ces interféromètres avancés sont extrêmement coûteux et souvent peu pratiques à des échelles de longueur encore plus courtes. Les fibres optiques en verre offrent une alternative plus pragmatique et portable dans les technologies de détection, mais dégradent la pureté de la polarisation et souffrent d'effets non linéaires néfastes.

Les fibres à cœur creux surmontent tous ces défis pour améliorer le potentiel des systèmes et capteurs interférométriques optiques, par exemple dans les gyroscopes optiques qui constituent le cœur des systèmes de navigation inertielle ou pour la livraison flexible et la combinaison cohérente de rayonnement polarisé intense pour la prochaine génération de lasers MegaWatt.

Cette dernière recherche de Southampton a été parrainée par le projet LightPipe financé par l'Union européenne, qui s'appuie sur des décennies de travail au célèbre Centre de recherche en optoélectronique de l'Institut Zepler.

Le Centre et son directeur, le professeur Sir David Payne, ont joué un rôle de premier plan dans le développement de la technologie des fibres optiques pour les applications nécessitant le contrôle des états de polarisation de la lumière. Les travaux dans ce domaine ont également conduit à la création de la société d'essaimage Fibercore, qui s'est imposé comme un leader mondial du marché de la production de fibres optiques à maintien de polarisation.

Professeur Sir David Payne, mentionné, « Il existe de nombreuses applications en optique qui nécessitent un contrôle strict de la polarisation, comme lorsque deux faisceaux interfèrent pour détecter de minuscules changements causés par les ondes gravitationnelles, ou la détection de rotation dans les gyroscopes à fibre. Le moyen idéal pour transporter la lumière est dans une fibre optique, mais cela conduit normalement à une incertitude, état de polarisation errante et dérive dans le capteur. C'est une grande surprise de constater que certains types de fibres creuses peuvent conserver une polarisation stable sur de longues distances et cette observation aura un impact énorme sur les capteurs optiques de prochaine génération.

"Les fibres à noyau creux continuent de nous étonner d'une manière qui donne l'impression que la fibre n'était pas là, tout comme un vide sans diffraction."