新型光纖 在一束短暫的雷射脈衝沿其長度傳播時，會產生光譜中的所有顏色——從紅外線到可見光範圍內的紅色、橙色、黃色、綠色、藍色和紫色。 |
還記得小學時學習光譜顏色的助記符嗎？ 如果您忘記了，那個人名叫 Roy G. Biv。 貝爾實驗室的研究人員創造了一種新型光纖，它體現了這個名字。 向光纖發射一束短暫的單色雷射脈衝，它會產生彩虹的每一種顏色——從不可見的紅外線，到整個可見光譜的紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、靛藍色和紫色。
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這種光纖的 необычные 特性來自於多孔外層。 大多數光纖都有一個純二氧化矽纖芯和一個摻雜離子的包層，用於改變其折射率。 光線在光纖中傳播時會留在內部，因為它會從兩層之間的介面反射出來。 與此不同，貝爾實驗室的科學家們在 Jinendra Ranka 的領導下，創造了一種外表面被數十億個微小孔洞穿孔的光纖。 “包層基本上是空氣，”Ranka 說。 “這在纖芯和外層之間的折射率之間產生了更大的差異。”
當他們將極短的雷射脈衝（僅 100 飛秒長）注入光纖時，發生了一種奇特的現象。 當光脈衝與包層相互作用時，所謂的非線性效應產生了所有波長的光。 隨著脈衝沿光纖傳播，它產生了彩虹中越來越深的顏色，從紅色開始，到靛藍色結束——就像稜鏡分離可見光的顏色一樣。 結果是一種光纖，它在非常短的距離（僅 75 釐米）內發出光譜中所有顏色的光芒。 連續譜的產生得益於空氣-二氧化矽微結構光纖的極小有效面積、 необычные 散射特性和低損耗。
魔術燈籠。貝爾實驗室的 Jinendra Ranka （左） 和 Robert Windeler 展示了他們的新型光纖。 |
這種新型光纖永遠不會用於傳輸電話對話，但它很可能不僅僅是實驗室裡的新奇事物。 儘管使用非常強大的雷射器也可以實現相同的效果，但貝爾實驗室小組以非常低的功率完成了這項壯舉——接近許多計算機裝置中使用的微型半導體雷射器。 事實上，當研究人員在最近於巴爾的摩舉行的雷射與電光會議 (CLEO) 上發表了一篇截止日期後的論文時，這份報告引起了不小的轟動。 其他研究人員很快看到了在投影顯示器、更詳細的醫學影像和光學資料儲存方面的可能性。
例如，當今顯示器中的顏色是由激發僅三種顏色熒光粉的光產生的，這三種顏色會發出紅色、藍色和綠色。 這些不同畫素的相互作用產生了我們在電視或電腦螢幕上看到的其他光譜顏色。 但是貝爾實驗室的光纖可以產生每個特定的波長。 有可能一個微小的雷射器，只發射一種顏色的光，就可以用真彩色繪製整個投影顯示器。
此外，透過掌握整個光譜，研究人員可以獲得巨大的頻寬，用於儲存和其他應用。 畢竟，光的奧秘遠不止肉眼所見。