文/John Wallace

图1：在一根芯径为10μm的单模光纤的包层中，一根高折射率棒被放置在距离芯径S的地方；除了纤芯支持的模式外，折射棒本身也支持一种模式（a）。这个想法是为了让折射棒与纤芯共振，把某些光谱区域的光从纤芯中吸引过来并吸收，从而让折射棒扮演一个光谱过滤器的角色。折射棒离纤芯越远，峰值带宽的宽度越窄（b）。

由俄罗斯科学院普罗霍罗夫普通物理研究所、俄罗斯迪亚诺夫光纤研究中心和俄罗斯科学院G.G. Devyatykh高纯度物质化学研究所组成的一个研究小组，一直在研究在光纤的包层中增加一个与纤芯分离开来的结构，来改变通过光纤的光线。

首先，研究人员通过使增加的结构具有吸收性，来建立一个模式过滤器——现在，他们已经创建了一个共振结构，以此作为光纤的一个光谱过滤器。该小组已经在实验中验证了这些结果。

他们的想法是，在光纤的包层中，在距离芯径为S的地方，放置一根或多根高折射率棒，它与纤芯产生共振，吸收某些光谱区域，而不影响其他光谱。这个简单的想法特别吸引人，因为它可以作为单模光纤的一个滤波器——例如，抑制光纤激光器中不想要的发光频率，或者抑制受激拉曼散射。

研究人员首先使用COMSOL Multiphysics软件以及他们自己编写的软件，对该技术进行建模。在光纤设计中，纤芯和每根折射棒都支持一种模式的传播；因此，除了纤芯外，如果光纤中放置了三根折射棒，这根光纤将支持四种模式。所有建模光纤的纤芯直径为10μm，纤芯的指数差为0.002。在一个例子中，一根直径为1.14μm、指数差为0.01的折射棒，被放置在离纤芯有一定距离的地方（见图1）。

折射棒和纤芯之间的距离是关键

通过建模显示，当波长短于谐振波长时，光主要在纤芯中传播；当波长长于谐振波长时，光主要被吸收到折射棒中，从而在光谱上分离了光（当波长与谐振波长相同时，光在纤芯和折射棒之间平均分配）。共振带宽的变化取决于纤芯和折射棒之间的距离，距离越小，带宽越大。对于较窄的谐振峰值带宽，要抑制的波长处的损耗与工作波长处的损耗之间的比率较高。弯曲光纤会导致谐振波长的移动。

为了增强模式抑制，研究人员还研究了一种配置，其中有三根折射棒，围绕纤芯轴线等角度间隔排列。在这种情况下，弯曲光纤，中心波长并没有发生很大的移动，但它被展宽了，同时减少了频带中心的峰值抑制。

研究人员制造了一根放置了折射棒的单模石英光纤，旨在共振地抑制波长1030nm附近的光，这是工作在977nm的掺镱（Yb）激光器不想要的放大自发发射的光谱范围。该配置通过一段1m长的光纤，将1027.5nm附近的信号抑制了大约20dB。

研究人员注意到，测量到的损失峰的强度，高于单纯从折射棒的吸收系数所预期的强度；他们假设，增加的额外损失是由于弯曲或微弯曲损失造成的。

参考文献

1. S. Aleshkina et al., Opt. Lett. (2021); https://doi.org/10.1364/ol.412429.