MIT研究成功中空光纤
发布时间：2002-12-20 13:18:38 热度：2510
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20/12/2002美国麻省理工学院（MIT）的布拉克·特梅尔库朗（Burak Temelkuran）和山顿·哈特（Shandon D. Hart）等人组成的研究小组日前成功地开发出了截面中央开孔的新型光纤。通过在纳米级别上将两种介电薄膜层叠“筒”状、利用名为“光子带隙（Photonic Bandgap）”的不透光性质，防止了通过中空部分的光线的外泄。此前为了降低光纤的传输损耗，世界各地都在开发高透明度的光纤材料。而此次，研究人员并没有着眼于材料的开发，而是基于在光传输部分中不使用任何材料这一新构想，获得了新成果。
通常情况下，光纤都是在光纤材料中传输光线的。但此次开发的中空光纤是在空气中传输光线。使用长度4nm的中空光纤传输波长10.6μm的二氧化碳（CO2）激光，结果传输损耗仅为0.95dBm-1，与利用市售光纤测定的值相比，减小了一个数量级以上。详细内容已刊登在2002年12月12日出版的英国科学杂志《自然》上。
中空光纤制作过程如下：首先，在厚度为25～50μm、折射率为1.55的PES（聚醚砜）薄膜上，利用热蒸镀法形成折射率为2.8的A2Se3（三硒化二砷）薄膜。A2Se3层的厚度为5～10μm。然后以A2Se3层为内侧将薄膜卷起来，制作成多层结构的“fiber pre-form（光纤上游材料）”，并将其在真空中加热成形。接着，使用生产普通光纤的设备延展上游材料，就能够制作出长度为数十～数百nm的中空光纤。
利用扫描电子显微镜（SEM）对试制的光纤截面进行观察得知，其结构是誔OST http://www.POST http://www.c-fol.net/news/admin/edit35nm的A2Se3层、其外侧为厚度900nm的PES层、再外侧是270nm的A2Se3层，然后又是PES层（900nm）和A2Se3层，最外侧是厚度为135nm的A2Se3层（图）。
由2种绝缘层层叠而成的中空光纤之所以不向筒外泄漏在中间位置传输的光线，是因为绝缘层具有不透光的光子带隙。此次的研究接近于这样的光子结晶研究：将折射率不同的材料组合起来，开发同光子带隙立体排列而成的集成电路。
中空光纤可以利用绝缘层的厚度控制光子带隙的数值。该研究小组表示，如果将此次使用的2种电介质相配合，通过设计就能灰缘退鸷睦创?洳ǔの.75～10.6μm的光线。作为中空光纤的用途，该研究小组举出了使用CO2激光的外科手术等领域。
日经BP社
【图】此次试制的中空光纤截面的扫描电子显微镜照片。明暗部分分别是A2Se3层和PES层
20/12/2002美国麻省理工学院（MIT）的布拉克·特梅尔库朗（Burak Temelkuran）和山顿·哈特（Shandon D. Hart）等人组成的研究小组日前成功地开发出了截面中央开孔的新型光纤。通过在纳米级别上将两种介电薄膜层叠“筒”状、利用名为“光子带隙（Photonic Bandgap）”的不透光性质，防止了通过中空部分的光线的外泄。此前为了降低光纤的传输损耗，世界各地都在开发高透明度的光纤材料。而此次，研究人员并没有着眼于材料的开发，而是基于在光传输部分中不使用任何材料这一新构想，获得了新成果。
通常情况下，光纤都是在光纤材料中传输光线的。但此次开发的中空光纤是在空气中传输光线。使用长度4nm的中空光纤传输波长10.6μm的二氧化碳（CO2）激光，结果传输损耗仅为0.95dBm-1，与利用市售光纤测定的值相比，减小了一个数量级以上。详细内容已刊登在2002年12月12日出版的英国科学杂志《自然》上。
中空光纤制作过程如下：首先，在厚度为25～50μm、折射率为1.55的PES（聚醚砜）薄膜上，利用热蒸镀法形成折射率为2.8的A2Se3（三硒化二砷）薄膜。A2Se3层的厚度为5～10μm。然后以A2Se3层为内侧将薄膜卷起来，制作成多层结构的“fiber pre-form（光纤上游材料）”，并将其在真空中加热成形。接着，使用生产普通光纤的设备延展上游材料，就能够制作出长度为数十～数百nm的中空光纤。
利用扫描电子显微镜（SEM）对试制的光纤截面进行观察得知，其结构是誔OST http://www.POST http://www.c-fol.net/news/admin/edit35nm的A2Se3层、其外侧为厚度900nm的PES层、再外侧是270nm的A2Se3层，然后又是PES层（900nm）和A2Se3层，最外侧是厚度为135nm的A2Se3层（图）。
由2种绝缘层层叠而成的中空光纤之所以不向筒外泄漏在中间位置传输的光线，是因为绝缘层具有不透光的光子带隙。此次的研究接近于这样的光子结晶研究：将折射率不同的材料组合起来，开发同光子带隙立体排列而成的集成电路。
中空光纤可以利用绝缘层的厚度控制光子带隙的数值。该研究小组表示，如果将此次使用的2种电介质相配合，通过设计就能灰缘退鸷睦创?洳ǔの.75～10.6μm的光线。作为中空光纤的用途，该研究小组举出了使用CO2激光的外科手术等领域。
日经BP社
【图】此次试制的中空光纤截面的扫描电子显微镜照片。明暗部分分别是A2Se3层和PES层
