(a) Focalizzazione del raggio laser a femtosecondi in un nucleo selezionato della fibra multicore durante la scrittura FBG. (b) Microfotografia di FBG punto per punto scritti uno per uno nei nuclei laterali della fibra a 7 fili. Credito:Compuscript Ltd
Una nuova pubblicazione in Opto-Electronic Advances una panoramica dei progressi nella scrittura diretta con laser a femtosecondi di reticoli di Bragg in fibra in fibre multicore.
Negli ultimi anni, le fibre ottiche multicore hanno contribuito in modo significativo al rapido sviluppo di tecnologie per la trasmissione di dati ad alta capacità su collegamenti di comunicazione ottica, laser e amplificatori in fibra ad alta potenza, nonché nuovi tipi di sensori ottici. Un reticolo di Bragg in fibra (FBG), un elemento che riflette la luce a una certa lunghezza d'onda di risonanza data dal periodo della struttura dell'indice di rifrazione, gioca un ruolo chiave nello sviluppo di dispositivi basati su tali fibre.
Tra i metodi esistenti di scrittura degli FBG, la tecnologia di scrittura diretta che utilizza impulsi laser a femtosecondi nella gamma spettrale del visibile o dell'infrarosso sembra essere il miglior candidato quando si tratta di fibre multicore. A causa della natura non lineare dell'assorbimento di impulsi a femtosecondi, questa tecnologia consente non solo di inscrivere un FBG in un nucleo selezionato, ma anche di implementarlo attraverso rivestimenti protettivi della fibra come poliimmide e acrilato. Controllando la posizione della regione di modifica dell'indice di rifrazione nella sezione trasversale della fibra multicore, nonché l'energia dell'impulso laser, è possibile inscrivere un FBG con proprietà geometriche e spettrali predefinite nelle posizioni trasversali (nucleo selezionato) e assiale richieste.
I gruppi di ricerca del Prof. Sergey Babin dell'Istituto di Automazione ed Elettrometria dell'SB RAS (Novosibirsk, Russia) e del Prof. Stefan Wabnitz dell'Università statale di Novosibirsk (Russia) e dell'Università La Sapienza di Roma (Italia) hanno esaminato i recenti progressi in questo campo e presentare i loro risultati sperimentali sull'iscrizione selettiva di FBG in fibre multicore utilizzando impulsi laser a femtosecondi a infrarossi, nonché sull'uso delle strutture fabbricate in applicazioni reali in questo articolo. In particolare vengono presi in considerazione i sensori di forma a fibra multicore e i laser Raman a fibra sviluppati dagli autori.
La possibilità di separazione spaziale dei segnali ottici rende le fibre ottiche multicore attraenti per lo sviluppo di sensori che misurano impatti fisici multiparametro sulla fibra. Quando si esaminano i progressi nei sensori, si pone l'accento sui sensori di forma tridimensionali, richiesti nella microrobotica (in particolare, la chirurgia mininvasiva), nell'industria aerospaziale e nel monitoraggio della salute strutturale degli impianti industriali, grazie alla loro compattezza, flessibilità, inerzia chimica e insensibilità elettromagnetica.
La fibra multicore è anche un mezzo promettente per lo sviluppo di laser e amplificatori in fibra ad alta potenza, poiché in questo caso l'influenza degli effetti non lineari (scattering Raman e Brillouin stimolato, modulazione autofase, instabilità modale, ecc.) sul regime laser diventa più debole a causa di un ampliamento dell'area netta delle modalità principali.
La tecnologia laser a femtosecondi di modifica dell'indice di rifrazione all'interno di materiali trasparenti offre un elevato grado di libertà quando si opera con fibre ottiche multicore. Oltre ai reticoli di Bragg in fibra, con la tecnologia è possibile fabbricare elementi integrali ottici complessi per comunicazioni multiplexing a divisione spaziale, componenti per misurare quantità fisiche e biosensori, nonché set complessi di specchi Bragg per sistemi laser.
Ad oggi, la ricerca e lo sviluppo di sensori in fibra multicore per la misurazione di curvatura, torsione e forma dimostrano un'elevata precisione di misurazione quando si utilizzano vari metodi, che sono più appropriati per ogni caso. I prossimi passi del loro sviluppo saranno incentrati sulla combinazione delle migliori soluzioni in termini di equilibrio tra precisione, prestazioni e costi in un unico dispositivo. Oltre alla ricostruzione della forma, si prevede di aggiungere altri parametri distribuiti misurabili indipendentemente come temperatura, vibrazione, pressione ecc.
I laser a fibra multicore con FBG intracore dimostrano interessanti caratteristiche spettrali, risultanti dall'efficace allargamento dell'area modale e dagli effetti di interferenza derivanti dall'accoppiamento della radiazione riflessa da FBG inscritti in diversi nuclei. Un ulteriore aumento del numero di core nelle fibre attive e passive e il corrispondente numero di FBG inscritti nei core sarebbe di interesse sia per il ridimensionamento della potenza che per il restringimento della linea. Ai fini del ridimensionamento della potenza di amplificatori e laser sia convenzionali che di tipo Raman basati rispettivamente su fibre multicore attive e passive, è particolarmente importante esplorare la possibilità di accoppiamento della pompa nel rivestimento in fibra, simile al convenzionale single-power ad alta potenza laser a fibra modale che utilizzano una struttura in fibra a doppio rivestimento. + Esplora ulteriormente
