Single-Ring Hohlkern-Faser: gerade, gebogen und verdrillt

Schon die ersten Hohlkern-PCF's, vorgestellt im Jahre 1999, hatten eine komplizierte Mikrostruktur von mehreren Reihen (ca. 10) an Luftlöchern im Mantelbereich. Im Falle von Photonischen Bandlücken-Fasern ist es bekannt, dass der Einengungsverlust des Lichts (confinement loss) sich bei jeder Zugabe von einer Reihe an Luftlöchern verringert. In den letzten Jahren jedoch wurde es immer deutlicher, dass es in vielen interessanten, wisschenschaftlichen und technischen Fällen genügte, eine einzige Reihe an hohlen Kapillaren um den Hohlkern zu errichten so lange die Wandstärke der Kapillaren dünn sind im Vergleich zur Wellenlänge. In enger Zusammenarbeit mit der Russell Abteilung konnten wir viele neue wichtige Erkenntnisse über dieser neuartigen Struktur sammeln. Zuerst nutzten wir für die Herstellung ein Mantelrohr mit einer hexagonalen inneren Struktur, welches den Vorteil gegenüber einem runden Rohr hat, dass wir die Kapillare in 60° Abständen zueinander präzise an den Eckpunkten positionieren konnten [Edavalath (2015), Edavalath (2017)]. Weiterhin veranschaulichten wir theoretisch und experimentell, das diese Faserstruktur eine Endlessly-Single-Mode-Leitung trotz Hohlkern ermöglichen kann, unter der Voraussetzung, dass das Verhältnis zwischen Kapillarendurchmesser zu Hohlkerndurchmesser dicht bei 0.682 liegt [Uebel (2016)]. Dieses Verhältnis sichert die Phasenanpassung zwischen der kritischsten höhergradigen Mode (HOM) LP11 im Kern und der Fundamental-Mode in den Kapillaren, sich daraus ergebend das die LP11 Mode im im Kern ausgelöscht wird. Dargestellt und veranschaulicht mit prismauntertützen Seitenkopplungsversuchen [Trabold (2014)]. Darüber hinaus demonstrierten wir das direkte Verdrillen dieser Fasertypen bei der Herstellung, welches eine weitere Möglichkeit liefert ungewünschte höhergradige Moden zu unterdrücken [Günendi (2016)]. Zu guter Letzt leiteten wir eine einfache analytische Formel her um Krümmungsradien einer Single-Ring Hohlkernfaser zu bestimmen, die hohe optische Verluste liefern. Dies wurde zusätzlich experimentell bewiesen [Frosz (2017)].

 

Eine typische Single-Ring Hohlkern-Faser mit sechs Kapillaren in Mantelbereich, mit ca. 19 µm im Durchmesser und mit ca. 400 nm Wandstärke [Uebel (2016)].

 

 

Eine Single-Ring Hohlkern-Faser, das bei der Herstellung verdrillt wurde [Edavalath (2017)].

 

 

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