ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-01-76-83

УДК: 535

Соединение волокна с полой сердцевиной со стандартным одномодовым волокном методом плавления при использовании промежуточного волокна с градиентом показателя преломления

Zhang Z., Li Renpu, Wang C., Zhou M., Liu Yu, Pang Yu

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Zhang Z., Li R., Wang C., Zhou M., Liu Y., Pang Y. Fusion splicing of hollow-core to standard single-mode fibers using a gradient-index bridge fiber (Соединение волокна с полой сердцевиной со стандартным одномодовым волокном методом плавления при использовании промежуточного волокна с градиентом показателя преломления) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 1. С. 76–83. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-01-76-83

 

Zhang Z., Li R., Wang C., Zhou M., Liu Y., Pang Y. Fusion splicing of hollow-core to standard single-mode fibers using a gradient-index bridge fiber (Соединение волокна с полой сердцевиной со стандартным одномодовым волокном методом плавления при использовании проме-жуточного волокна с градиентом показателя преломления) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 1. P. 76–83. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-01-76-83

Ссылка на англоязычную версию:

Zhe Zhang, Renpu Li, Chaoyong Wang, Min Zhou, Yu Liu, and Yu Pang, "Fusion splicing of hollow-core to standard single-mode fibers using a gradient-index bridge fiber," Journal of Optical Technology. 90(1), 42-45 (2023). https://doi.org/10.1364/JOT.90.000042

Аннотация:

Обеспечение малых потерь на границе соединения волокна с полой сердцевиной и традиционного волокна с твердой сердцевиной имеет большое значение для многих практических применений волокон с твердой сердцевиной. Потери энергии в месте соединения волокон этих двух типов в основном связаны с несоответствием характеристик двух соединяемых волокон по модам. Другой проблемой является сложность технологического процесса их соединения. Предмет исследования. Высокотемпературное соединение оптических волокон двух типов — антирезонансного волокна с полой серединой и волокна с твердой сердцевиной, обеспечивающее малые (не более 0,52 дБ) потери при прохождении лазерного излучения при использовании соединения-моста в виде волокна с градиентом показателя преломления. Цель работы. Поиск путей устранения несоответствия характеристик соединяемых волокон двух типов по модам, упрощение технологии соединения волокон. Метод. Используется мост в виде волокна с градиентом показателя преломления, один конец которого соединяется с волокном с полой сердцевиной, а другой — с волокном с твердой сердцевиной. При точной отрезке моста по длине и соответствующем изменении его параметров достигается требуемое преобразование проходящего через него оптического излучения из одномодового в многомодовое, соответствующее модовым характеристикам волокна с твердой сердцевиной. для формирования моста и сращивания этих волокон используется оптимизированная процедура сварки плавлением в дуговом разряде. Основные результаты. При таком соединении волокон этих двух типов достигается уменьшение потерь излучения до уровня, не превышающего 0,52 дБ, в которое входят потери 0,42 дБ, вызванные остаточным несоответствием модового состава после прохождения моста и собственно потери излучения 0,1 дБ из-за деформации волокна с полой сердцевиной при стыковке. Практическая значимость. Предлагаемый подход к решению проблемы соединения волокон двух типов обеспечивает малые потери излучения при передаче излучения из одного волокна в другое. Предлагаемый метод прост в практической реализации, что позволяет его использовать при создании телекоммуникационных систем, волоконных лазеров, волоконных сенсоров систем оптического зондирования.

 

Благодарность: работа поддержана Китайским фондом докторантуры (2020M683184) и Гуандунским фондом фундаментальных и прикладных фундаментальных исследований (32221295).

Ключевые слова:

антирезонансное волокно с полой сердцевиной, сварка плавлением, мостовое волокно с градиентным показателем преломления, рассогласование полей мод, малые потери

Коды OCIS: 060.2310, 060.4080, 230.0230, 060.0060, 220.0220

Список источников:
  1. Habib M.S., Antonio­Lopez J.E., Markos C., Schülzgen A., Correa R.A. Single­mode, low loss hollow­core anti­resonant fiber designs // Opt. Exp. 2019. V. 27. № 4. P. 3824–3836. https://doi.org/10.1364/OE.27.003824
  2. Jasion G.T., Sakr H., Hayes J.R., Sandoghchi S.R., Hooper L., Fokoua E.N., Saljoghei A., Mulvad H.C., Alonso M., Taranta A., Bradley T.D., Davidson I.A., Chen Y., Richardson D.J., Poletti F. 0.174 dB/km Hollow core double nested antiresonant nodeless fiber (DNANF) // Optical Fiber Commun. Conf. (OFC). San Diego, California, United States. Mar. 6–10, 2022. P. Th4C.7. https://doi.org/10.1364/OFC.2022.Th4C.7
  3. Sakr H., Bradley T.D., Jasion G.T., Fokoua E.N., Sandoghchi S.R., Davidson I.A., Taranta A., Guerra G., Shere W., Chen Y., Hayes J.R., Richardson D.J., Poletti F. Hollow core nanfs with five nested tubes and record low loss at 850, 1060, 1300 and 1625 nm // Optical Fiber Commun. Conf. (OFC). San Diego, California, United States. Jun. 6–11, 2021. P. F3A.4. https://doi.org/10.1364/OFC.2021.F3A.4
  4. Couny F., Benabid F., Roberts P.J., Light P.S., Raymer M.G. Generation and photonic guidance of multi­octave optical­frequency combs // Science. 2007. V. 318. № 5853. P. 1118–1121. https://doi.org/10.1126/science.1149091.
  5. Poletti F. Nested antiresonant nodeless hollow core fiber // Opt. Exp. 2014. V. 22. № 20. P. 23807–23828. https://doi.org/10.1364/OE.22.023807
  6. Debord B., Amsanpally A., Chafer M., Baz A., Maurel M., Blondy J.M., Hugonnot E., Scol F., Vincetti L., Gérôme F., Benabid F. Ultralow transmission loss in inhibited­coupling guiding hollow fibers // Optica. 2017. V. 4. № 2. P. 209–217. https://doi.org/10.1364/OPTICA.4.000209
  7. Sakr H., Hong Y., Bradley T.D., Jasion G.T., Hayes J.R., Kim H., Davidson I.A., Numkam Fokoua E., Chen Y., Bottrill K.R.H., Taengnoi N., Wheeler N.V., Petropoulos P., Richardson D.J., Poletti F. Interband short reach data transmission in ultrawide bandwidth hollow core fiber // J. Lightwave Technol. 2020. V. 38. № 1. P. 159–165. https://doi.org/10.1109/JLT.2019.2943178
  8. Ding W., Wang Y.Y., Gao S.F., Wang M.L., Wang P. Recent progress in low­loss hollow­core antiresonant fibers and their applications // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2020. V. 6. № 4. P. 4400312­1–12. https://doi.org/10.1109/JSTQE.2019.2957445
  9. Wang Z.F., Belardi W., Yu F., Wadsworth W.J., Knight J.C. Efficient diode­pumped mid­infrared emission from acetylene­filled hollowcore fiber // Opt. Exp. 2014. V. 22. № 18. P. 21872–21878. https://doi.org/10.1364/OE.22.021872
  10. Sollapur R., Kartashov D., Zürch M., Hoffmann A., Grigorova T., Sauer G., Hartung A., Schwuchow A., Bierlich J., Kobelke J., Chemnitz M., Schmidt M.A., Spielmann C. Resonance­enhanced multi­octave supercontinuum generation in antiresonant hollow­core fibers // Light Sci. Appl. 2017. V. 6. № 1. P. e17124­1–7. https://doi.org/10.1038/lsa.2017.124
  11. Habib M.S., Markos C., Antonio­Lopez J.E., Amezcua­Correa R. Extreme UV light generation through dispersive wave trapping in a tapered gas­filled hollow fiber // IEEE Photonics Technol. Lett. 2019. V. 31. № 10. P. 795–798. https://doi.org/10.1109/LPT.2019.2908953
  12. Wang Y.Z., Dasa M.K., Adamu A.I., Antonio­Lopez J.E., Selim Habib M., Amezcua­Correa R., Bang O., Markos C. High pulse energy and quantum efficiency mid­infrared gas Raman fiber laser targeting CO2 absorption at 4.2 µm // Opt. Lett. 2020. V. 45. № 7. P. 1938–1941. https://doi.org/10.1364/OL.389613
  13. Zhang Z., Liao C.R., Tang J., Wang Y., Bai Z.Y., Li Z.Y., Guo K.K., Deng M., Shao L.Q., Wang Y.P. Hollow­core­fiber­based interferometer for high temperature measurements // IEEE Photon. J. 2017. V. 9. № 2. P. 1–9. https://doi.org/10.1109/JPHOT.2017.2671437
  14. Zhang Z., He J., Dong Q., Bai Z.Y., Liao C.R., Wang Y., Liu S., Guo K.K., Wang Y.P. Diaphragm­free gas­pressure sensor probe based on hollow­core photonic bandgap fiber // Opt. Lett. 2018. V. 43. № 13. P. 3017–3020. https://doi.org/10.1364/OL.43.003017
  15. Zhao P.C., Zhao Y., Bao H.H., Ho H.L., Jin W., Fan S.C., Gao S.F., Wang Y.Y., Wang P. Mode­phase­difference photothermal spectroscopy for gas detection with an anti­resonant hollow­core optical fiber // Nat. Commun. 2020. V. 11. № 1. P. 847­1–8. https://doi.org/10.1038/s41467­020­14707­0
  16. Jaworski P., Krzempek K., Dudzik G., Sazio P.J., Belardi W. Nitrous oxide detection at 5.26 µm with a compound glass antiresonant hollow­core optical fiber // Opt. Lett. 2020. V. 45. № 6. P. 1326–1329. https://doi.org/10.1364/AO.99.099999
  17. Hansen T.P., Broeng J., Jakobsen C., Vienne G., Simonsen H.R., Nielsen M.D., Skovgaard P.M.W., Folkenberg J.R., Bjarklev A. Air­guiding photonic bandgap fibers: Spectral properties, macrobending loss, and practical handling // J. Lightwave Technol. 2004. V. 22. № 1. P. 11–15. https://doi.org/10.1109/JLT.2003.822833
  18. Benabid F., Couny F., Knight J.C., Birks T.A., Russell P.S.J. Compact, stable and efficient all­fiber gas cells using hollow­core photonic crystal fibers // Nature. 2005. V. 434. № 7032. P. 488–491. https://doi.org/10.1038/nature03349
  19. Thapa R., Knabe K., Corwin K.L., Washburn B.R. Arc fusion splicing of hollow­core photonic bandgap fibers for gas­filled fiber cells // Opt. Exp. 2006. V. 14. № 21. P. 9576–9583. https://doi.org/ 10.1364/OE.14.009576
  20. Xiao L.M., Demokan M.S., Jin W., Wang Y.P., Zhao C.L. Fusion splicing photonic crystal fibers and conventional single­mode fibers: Microhole collapse effect // J. Lightwave Technol. 2007. V. 25. № 11. P. 3563–3574. https://doi.org/10.1109/JLT.2007.907787
  21. Gao S.F., Wang Y.Y., Tian C.P., Wang P. Splice loss optimization of a photonic bandgap fiber via a high V­number fiber // IEEE Photonics Technol. Lett. 2014. V. 26. № 21. P. 2134–2137. https://doi.org/10.1109/LPT.2014.2349519
  22. Jin W., Xuan H.F., Ho H.L. Sensing with hollow­core photonic bandgap fibers // Meas. Sci. Technol. 2010. V. 21. № 9. P. 094014­1–12. https://doi.org/10.1088/0957­0233/21/9/094014
  23. Komanec M., Suslov D., Zvánovec S., Chen Y., Bradley T., Sandoghchi S.R., Numkam Fokoua E.R., Jasion G.T., Petrovich M.N., Poletti F., Richardson D.J., Slavík R. Low­loss and low­back­reflection hollow­core to standard fiber interconnection // IEEE Photonics Technol. Lett. 2019. V. 31. № 10. P. 723–726. https://doi.org/10.1109/LPT.2019.2902635
  24. Suslov D., Komanec M., Numkam Fokoua E.R., Dousek D., Zhong A.L., Zvánovec S., Bradley T.D., Poletti F., Richardson D.J., Slavík R. Low loss and high­performance interconnection between standard single mode fiber and antiresonant hollow core fiber // Sci. Rep. 2021. V. 11. № 1. P. 8799­1–9. https://doi.org/10.1038/s41598­021­88065­2
  25. Yu R.W., Wang C.Y., Benabid F., Chiang K.S., Xiao L.M. Robust mode matching between structurally dissimilar optical fiber waveguides // ACS Photonics. 2021. V. 8. № 3. P. 857–863. https://doi.org/10.1021/acsphotonics.0c01859
  26. Wang C.Y., Yu R.W., Debord B., Gérôme F., Benabid F., Chiang K.S., Xiao L.M. Ultralow­loss fusion splicing between negative curvature hollow­core fibers and conventional SMFs with a reverse­tapering method // Opt. Exp. 2021. V. 29. № 14. P. 22470–22478. https://doi.org/10.1364/OE.432147
  27. Hofmann P., Mafi A., Jollive C.T., Tiess T., Peyghambarian N., Schülzgen A. Detailed investigation of mode­field adapters utilizing multimode­interference in graded index fibers // J. Lightwave Technol. 2012. V. 30. № 14. P. 2289–2297. https://doi.org/10.1109/JLT.2012.2196406
  28. Zhang Z., He J., Du B., Zhang F.C., Guo K.K., Wang Y.P. Measurement of high pressure and high temperature using a dual­cavity Fabry–Perot interferometer created in cascade hollow­core fibers // Opt. Lett. 2018. V. 43. № 24. P. 6009–6012. https://doi.org/10.1364/OL.43.006009
  29. Zhang Z., He J., Du B., Guo K.K., Wang Y.P. Highly sensitive gas refractive index sensor based on hollow­core photonic bandgap fiber // Opt. Exp. 2019. V. 27. № 21. P. 29649–29658. https://doi.org/10.1364/OE.27.029649