Self-organized light in multicore optical fibers: a route to scalable high-power lasers and all-optical signal processing

多芯光纤中的自组织光:可扩展高功率激光器和全光信号处理的途径

基本信息

  • 批准号:
    EP/T019441/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 85.14万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2020 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Optical fibers are nowadays ubiquitous and exploited in a multitude of applications, from telecommunications to high-power lasers. The last decade has seen the emergence of a new type of optical fiber, the so called multicore (MC) fiber. Unlike traditional fibers, where only a single core is used to carry the light beam, MC fibers are characterized by having a multitude of cores, each one carrying a different light beam. In each core, light can travel in one direction (forward) or in the opposite direction (backward). When forward and backward light beams are simultaneously present, we refer to a counter-propagating configuration. This project aims to study the coupling dynamics between beams of different cores in a counter-propagating configuration, and to demonstrate its application in some important technological areas, ranging from high-power lasers through to telecommunications.Preliminary studies carried out by the team members indicate that when the cores are sufficiently close, then strong coupling induced by the counter-propagating configuration may occur, such that the beams in each core organize themselves in to regular well-defined patterns. For example, the forward beams in each core and exiting the fiber may end up with the same phase irrespective of their initial phase. These results imply natural application in coherent beam combination, which refers to the ability to combine multiple independent light beams so as to obtain a single beam characterized by a high brightness and beam quality at the system output. It is worth noting that here, differently from current state-of-the-art solutions, beam combination is achieved in an "all-optical" way, that is to say without resorting to the use of complex and power-consuming electronic control systems. Indeed it is the beams themselves in each core that self-organize due to their mutual coupling. In this project we will design, fabricate and test bespoke MC fibers where the proposed all-optical beam combination is exploited to build high-power optical sources and novel optical devices for the next generation Internet. Moreover, a general theoretical framework will be developed that will find application not only in optics but also in other important disciplines, such as hydrodynamics.The wide range of skills required for the development of the project will be covered by a multidisciplinary team at the Optoelectronics Research Centre (ORC) of the University of Southampton. The ORC is a world leading academic institution with some of the most advanced laboratories for fiber manufacture and experiments available on the planet.
光纤如今无处不在,并在从电信到高功率激光器的众多应用中得到利用。在过去的十年中,出现了一种新型的光纤,即所谓的多芯(MC)光纤。与传统光纤不同,传统光纤中只有一个纤芯用于传输光束,MC光纤的特点是具有多个纤芯,每个纤芯传输不同的光束。在每个核心中,光可以沿着一个方向(向前)或相反的方向(向后)传播。当向前和向后光束同时存在时,我们指的是反向传播配置。该项目旨在研究不同芯的光束在对向传播结构中的耦合动力学,并展示其在一些重要技术领域的应用,从高功率激光到电信。团队成员进行的初步研究表明,当芯足够接近时,可能会发生由对向传播结构引起的强耦合,使得每个芯中的波束将其自身组织成规则的明确定义的图案。例如,每个纤芯中并离开光纤的前向光束可以以相同的相位结束,而不管它们的初始相位如何。这些结果意味着在相干光束组合中的自然应用,相干光束组合指的是将多个独立光束联合收割机组合以便在系统输出处获得以高亮度和光束质量为特征的单个光束的能力。值得注意的是,这里,与当前最先进的解决方案不同,光束组合是以“全光学”方式实现的,也就是说,不诉诸于使用复杂且耗电的电子控制系统。事实上,正是每个核心中的梁本身由于它们的相互耦合而自组织。在这个项目中,我们将设计,制造和测试定制的MC光纤,其中提出的全光束组合被利用来构建下一代互联网的高功率光源和新型光学器件。此外,将开发一个通用的理论框架,不仅在光学,而且在其他重要学科,如流体力学中找到应用。南安普顿大学光电研究中心(ORC)的一个多学科团队将负责开发该项目所需的广泛技能。ORC是世界领先的学术机构,拥有一些世界上最先进的纤维制造和实验实验室。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Fabrication of 1 × N integrated power splitters with arbitrary power ratio for single and multimode photonics
制造用于单模和多模光子学的具有任意功率比的 1 × N 集成功率分配器
  • DOI:
    10.1515/nanoph-2023-0694
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Haines J
  • 通讯作者:
    Haines J
Near to short wave infrared light generation through AlGaAs-on-insulator nanoantennas.
通过绝缘体上 AlGaAs 纳米天线产生近短波红外光。
  • DOI:
    10.1364/oe.498592
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Gandolfi M
  • 通讯作者:
    Gandolfi M
Roadmap on multimode photonics
  • DOI:
    10.1088/2040-8986/ac7a48
  • 发表时间:
    2022-08-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Cristiani, Ilaria;Lacava, Cosimo;Parmigiani, Francesca
  • 通讯作者:
    Parmigiani, Francesca
Optical Power Splitters for Integrated Multimode Photonics
用于集成多模光子学的光功率分配器
  • DOI:
    10.1109/cleo/europe-eqec57999.2023.10231790
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Haines J
  • 通讯作者:
    Haines J
Optimal Design of Arrays of Nonlinear Nanoantennas
非线性纳米天线阵列的优化设计
  • DOI:
    10.1109/cleo/europe-eqec52157.2021.9542312
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Gandolfi M
  • 通讯作者:
    Gandolfi M
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  • 通讯作者:
    Gianfranco Nalesso

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    25420760
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 85.14万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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知道了