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近日，中國科學院上海光學精密機械研究所先進激光與光電功能材料部特種玻璃與光纖研究中心利用表面模與芯模反交叉耦合物理機制，設計、制備了在off-resonance窗口的低損耗-高雙折射、低損耗近零熱時延系數兩類光子帶隙空芯光纖，相關研究成果以“Surface-mode induced high birefringence in a low-loss 7-cell photonic bandgap hollow-core fiber”和“Demonstration of tuning thermal coefficient of delay of photonic bandgap hollow-core fiber by surface mode”為題發表于Optical Fiber Technology。

光子帶隙空芯光纖具有低損耗，低非線性，低時延等傳輸優點，有益的抗彎性能，使其在光纖陀螺、低延遲光通信等領域具有重要的應用潛力。表面模是一類存在于光子帶隙空芯光纖纖芯石英壁精細結構中的模式。在相位匹配波長處，表面模會和芯模發生耦合，引起局域波長處損耗劇增，破壞光纖可用傳輸帶寬。在該波長附近，芯模色散因為模式耦合出現反交叉，并對遠離諧振波長處的模式色散產生調制。

研究團隊基于表面模調控的原理，通過控制芯壁厚度，將表面模與芯模耦合波長調控至傳輸窗口邊緣，成功制備了具備低損耗，寬帶寬，高雙折射的7芯光子帶隙空芯光纖。該方案采用更簡單的制備工藝，制備的光纖傳輸帶覆蓋1472-1560nm，帶內最低傳輸損耗為39dB/km，最大雙折射可達3.29×10^-3。

圖1、（a）7芯光子帶隙空芯光纖損耗譜及端面SEM圖。（b）測試得到的光纖群雙折射。

由于表面模對芯模色散的靈活調控特性，研究團隊首次實驗證明了通過表面模調控光子帶隙空芯光纖色散，可在傳輸帶內同時實現低損耗和近零熱時延系數。光纖表征結果顯示，制備光纖的最低傳輸損耗為8.1dB/km，熱時延系數調控范圍可達-166 ps/km/K至217 ps/km/K。

圖2、（a）19芯光子帶隙空芯光纖損耗譜及端面結構。（b）測試得到的光纖不同偏振態的熱時延系數。

該項研究將為空芯光纖模式特性調控提供新思路，持續推動空芯光纖在光纖傳感和光纖通信中的應用。

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