Если вы хотите передать световое излучение на расстояние посредством оптических волокон и с минимально возможными потерями, то вы должны выбрать инфракрасный вариант излучения, который с успехом используется в телекоммуникационных сетях по всему миру. Для некоторых приложений, таких как спектроскопические исследования, основанных на взаимодействии атомов или ионов потребуется световое излучение в ультрафиолетовом диапазоне. Однако этот тип излучения будет повреждать обычно используемые оптические волокна.

Исследователи из Института Света Макса Планка (MPL) из Эрлангена совместно с институтом QUEST при Федеральной физико-технической службе Германии (PTB) протестировали новый тип оптического волокна с полой сердцевиной и пришли к выводу, что он способен проводить энергию УФ-лазерного излучения без повреждений и с вполне приемлемыми потерями. Их исследования были недавно опубликованы в журнале Optics Express. Этот тип волокна может быть использован в многочисленных приложениях, в прецизионной спектроскопии (атомной и ионной), в оптических атомных часах или квантовых компьютерах, во флуоресцентной микроскопии (в биологии), при исследовании плазменных процессов, сгорании сажи или в спектроскопии парниковых газов, а также в других областях применения.

Оптические волокна обычно имеют твердый сердечник из стекла, который покрыт тонким оптическим материалом. Законы физики гарантируют сохранность светового луча внутри такого волокна благодаря полному отражению от поверхности проводника. При этом его можно транспортировать на большие расстояния без значительных потерь. Поэтому такие носители широко используются во всем мире для транспортировки светового излучения в разных спектральных диапазонах — от инфракрасного до диапазона видимого света. Однако беда в том, что большинство современных типов оптических волокон быстро повреждается ультрафиолетовым потоком из-за того, что УФ-световое излучение имеет более короткую длину волны и очень хорошо поглощается стеклом.

Те же исследователи из Эрлангена в течение нескольких лет проводили эксперименты с другими типами оптических волноводов. По их завершении выяснилось, что определенный тип оптического волокна особенно хорошо подходит для УФ-излучения, а именно: микроструктурированный фотонный кристалл волокна (PCF) со структурой, состоящий из правильно расположенных треугольников, шестиугольников и полого стержня 20 мкм в диаметре. Последний обеспечивает одномодовый режим прохода светового импульса с пространственным распределением интенсивности похожим по форме на колоколообразную кривую Гаусса.

Оставался нерешённым лишь один ключевой вопрос — является ли этот носитель действительно одномодовым и выдержит ли он рабочую нагрузку? Исследования экспертов из института QUEST продолжались 100 часов и прошли без УФ-индуцированных повреждений. Они показали, что ондномодовая передача поддерживается при использовании УФ-луча с длиной волны в 280 нм и мощности в 15 мВт.

Новые оптические волокна прошли первый тест на применение — учёные из QUEST Institute с успехом использовали их в своих спектроскопических исследованиях по захвату ионов. Они позволили лучше понять внутреннее устройство ионов. Помимо использования в спектроскопических методах в астрономии, химии, фундаментальных исследованиях физиков новый тип оптических волноводов может широко применяться в области разработки квантовых компьютеров.