科学家开发具有爱因斯坦效应的光纤

本文摘要：马克斯普朗克研究所在埃朗根的光科学院的研究人员找到在光子晶体光纤（PCF）导光的新机制。

马克斯普朗克研究所在埃朗根的光科学院的研究人员找到在光子晶体光纤（PCF）导光的新机制。光子晶体光纤是一种像头发那样粗的玻璃纤维，其结构中心沿着其长度方向规则排序着空心地下通道。

当这种光光纤螺旋变形时，这种螺旋阵列的中空地下通道起到于光线的方式，类似于由广义相对论叙述的那样，当光线旅行通过恒星周围时会由于引力在空间中再次发生倾斜。光导纤维作为光的管道。

就像管道内部由墙周围一样，光纤一般来说有一个导光芯，其玻璃纤维的折射率比堵塞的外覆层的玻璃折射率低。折射率的差异不会造成光在包层界面展开光线，并受困在管状纤芯中。

一组由PhilipRussell（马克斯普朗克光的科学研究所所长）领衔的研究小组首次构建了无芯光子晶体光纤的导光。光子晶体具备蝴蝶般的颜色，也能引领光线一个典型的光子晶体由一块玻璃，在其体积上有规则周期排序的孔。由于玻璃和空气有有所不同的折射率，折射率具备周期性结构。

这就是这些物质被称作晶体的原因，它们的原子在晶体盐或硅中构成有序的三维晶格，例如。在常规晶体中，例如在绝缘体、导体和半导体中，三维结构的准确设计要求了电子的不道德。

以类似于的方式，一种光子晶体的光学性质各不相同周期性的三维结构，在一些蝴蝶的翅膀中，这种结构就要求了蝴蝶闪闪发光的颜色。需要掌控材料的光学特性在各种各样的应用于中是十分简单的。

由PhilipRussell和他的团队在埃朗根的马克斯普朗克研究所研发的光子晶体光纤可以用来过滤器特定波长的可见光谱或产生超强白光。正如在电信中用于的所有光纤的情况下，所有常规的光子晶体光纤有一个核心和包层具备有所不同的折射率或光学特性。在PCF，充满著空气的地下通道不会彰显玻璃一个不同于几乎液体玻璃的折射率。空气孔定义了光子晶体光纤中的空间“我们首次顺利地在无芯光纤中引领了光线，”GordonWong说道，他来自普朗克光在埃朗根科学研究所。

在PhilipRussell的团队中工作的研究人员制作的光子晶体光纤的横截面是密切冲刷的大量充满著空气的地下通道，每个直径在千分之一毫米左右，沿其整个长度伸延的。而传统的光子晶体光纤的芯是实心的玻璃，新的光学纤维的横截面视图类似于筛子。该孔有规则的分离出来，并按一定规则排序，使每个孔周围的邻接孔的于是以六边形围困。“这种结构在纤维中定义的了空间，”RaminBeravat说明说道，他是文章第一作者。

这种空气孔可以被指出是距离标记。纤维内部有一种由孔洞的规则图形包含的人工空间结构。

“我们现在生产的纤维是有一个变形的形式，”Beravat之后补足道。变形造成空心地下通道绕行螺旋线的纤维长度卷曲。然后，研究人员通过光纤传输激光。在正规化，无铁心横截面的情况下，人会想起光产于本身的筛孔之间均匀分布模式要求，即在边缘处的透射和中心的透射完全一致。

忽略，物理学家找到了一些令人吃惊的东西：光线集中于在中心区域，在那里就是传统光纤的核心方位。在一个变形的光子晶体光纤中，光不会沿着最较短路径运传播Wong说明说道：“这种效应类似于爱因斯坦广义相对论中的空间曲率。这伴随着一个相当大质量的天体，如太阳不会变形它周围的空间，或者更加准确地，变形时空，即三个空间维度的人组与第四维度中的时间就像一块橡胶，其中摆放一个铅球。光的运动会沿着这个曲率。

两点之间的最短路径仍然是直线，而是曲线。在日食期间，那些确实隐蔽在太阳后面的恒星显得可见。物理学家称之为这些较短相连路径为“测地线”。

Wong还说道：“通过变形光纤，光子晶体纤维中的“空间”也不会变形”。这造成构成光线所沿着运动的螺旋测地线。这可以直观地解读，考虑到光总是通过介质的最短路径的事实。

充满著空气的地下通道之间的玻璃丝叙述螺旋，它定义了光线的有可能路径。光线通过光纤螺旋边缘的路径比通过更加密切地卷曲的光纤中心更长，螺旋导致光线倾斜，在一定的半径内光子晶体效应不会让光偏向纤维轴运动。一种变形的PCF可作为大规模的环境传感器纤维就越变形，光线集中于的空间就越较宽。

在转换爱因斯坦的理论，这对应于一个更加强劲的引力，从而更大的转动的光。总部设于埃朗根的研究人员写到，他们早已创立了一个“流形地下通道”的光（流形关系的空间属性是激进的倒数杂讯）。研究人员特别强调，他们的工作是一种基础性研究。他们是世界上在这一领域工作很少的研究小组之一。

然而，对于他们的这种找到，他们于是以考虑到几个有可能的应用于。例如，变形的纤维在一定的间隔内不被变形，不会使部分光线逸出到外面。光可以在这些定义的方位与环境交互。“例如，这可以用作测量介质吸取的传感器。

”这些纤维的网络可以作为环境传感器可在相当大的区域搜集数据。