近期，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率鐳射單元技術實驗室研究團隊在空芯光子帶隙光纖（PBG-HCF）基礎研究中取得進展，提出利用表面模耦合新方法，實現對空芯光子帶隙光纖熱致群延遲係數（TCD）的大範圍調控。相關研究成果發表在Optics Express上。
傳統石英光纖的群延遲係數隨使用溫度不同而改變，該現象源自於光纖材料的內稟屬性，主要由石英材料熱的光效應和塗敷層材料誘導的光彈效應決定。光纖群延遲的熱敏感性限制了基於光纖的時頻訊號應用場景，而發展零熱敏係數、負熱敏係數的新型光纖在基礎研究、大容量光通訊應用等領域中有迫切需求。
科研人員根據低損耗空芯光纖的獨特導光機制，提出了基於表面模耦合的光纖熱致群延遲係數調控新方法。理論模型與數值計算表明，透過合理設計光纖結構，適量的表面模耦合效應可以較低的損耗代價（10-3dB/m），實現-400 ps/km/K至400 ps/km/K群延遲熱敏係數的調節範圍。基於表面模調控的光纖設計方法，使得定製具有特殊熱延遲性質的空芯光纖成為可能，理論上可以滿足長距離、分散式時間和頻率傳輸，高精度時間、資料同步和寬頻光通訊網路等傳輸時延敏感應用的各種特殊需求。
研究工作得到科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中科院前沿科學重點研究計劃的資助。
圖1.19芯PBG-HCF模擬結果。左:x偏振。右:y偏振。（a）20°C下帶隙內超模的有效折射率和損耗。彩色虛線:有效折射率；黑色實線:限制損耗。（b）反交叉點附近的TCD
圖2.19芯PBG-HCF的雙折射、TCB以及雙折射關於波長導數的模擬結果。紅實線:雙折射。黑實線: TCB。藍實線: 雙折射關於波長的導數。矩形陰影：表面模強耦合區域
來源：中國科學院上海光學精密機械研究所
