新型光纤 在一束短暂的激光脉冲沿其长度传播时，会产生光谱中的所有颜色——从红外线到可见光范围内的红色、橙色、黄色、绿色、蓝色和紫色。 |
还记得小学时学习光谱颜色的助记符吗？ 如果您忘记了，那个人名叫 Roy G. Biv。 贝尔实验室的研究人员创造了一种新型光纤，它体现了这个名字。 向光纤发射一束短暂的单色激光脉冲，它会产生彩虹的每一种颜色——从不可见的红外线，到整个可见光谱的红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝色和紫色。
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这种光纤的 необычные 特性来自于多孔外层。 大多数光纤都有一个纯二氧化硅纤芯和一个掺杂离子的包层，用于改变其折射率。 光线在光纤中传播时会留在内部，因为它会从两层之间的界面反射出来。 与此不同，贝尔实验室的科学家们在 Jinendra Ranka 的领导下，创造了一种外表面被数十亿个微小孔洞穿孔的光纤。 “包层基本上是空气，”Ranka 说。 “这在纤芯和外层之间的折射率之间产生了更大的差异。”
当他们将极短的激光脉冲（仅 100 飞秒长）注入光纤时，发生了一种奇特的现象。 当光脉冲与包层相互作用时，所谓的非线性效应产生了所有波长的光。 随着脉冲沿光纤传播，它产生了彩虹中越来越深的颜色，从红色开始，到靛蓝色结束——就像棱镜分离可见光的颜色一样。 结果是一种光纤，它在非常短的距离（仅 75 厘米）内发出光谱中所有颜色的光芒。 连续谱的产生得益于空气-二氧化硅微结构光纤的极小有效面积、 необычные 散射特性和低损耗。
魔术灯笼。贝尔实验室的 Jinendra Ranka （左） 和 Robert Windeler 展示了他们的新型光纤。 |
这种新型光纤永远不会用于传输电话对话，但它很可能不仅仅是实验室里的新奇事物。 尽管使用非常强大的激光器也可以实现相同的效果，但贝尔实验室小组以非常低的功率完成了这项壮举——接近许多计算机设备中使用的微型半导体激光器。 事实上，当研究人员在最近于巴尔的摩举行的激光与电光会议 (CLEO) 上发表了一篇截止日期后的论文时，这份报告引起了不小的轰动。 其他研究人员很快看到了在投影显示器、更详细的医学图像和光学数据存储方面的可能性。
例如，当今显示器中的颜色是由激发仅三种颜色荧光粉的光产生的，这三种颜色会发出红色、蓝色和绿色。 这些不同像素的相互作用产生了我们在电视或电脑屏幕上看到的其他光谱颜色。 但是贝尔实验室的光纤可以产生每个特定的波长。 有可能一个微小的激光器，只发射一种颜色的光，就可以用真彩色绘制整个投影显示器。
此外，通过掌握整个光谱，研究人员可以获得巨大的带宽，用于存储和其他应用。 毕竟，光的奥秘远不止肉眼所见。