用于軍事中的設計應包括三個關鍵特性。光通過玻璃光纖時光強的大小會受到玻璃材料的限制。新型光纖的設計使用空芯結構,光傳輸時通過纖芯空氣通道而不是周圍的玻璃材料,這樣就擺脫了玻璃材料的限制,從而大幅提高光傳輸性能。美國國防預先研究計劃局(DARPA)的這種獨特的蜘蛛網狀空芯光纖設計首次證實了其空間單模、低損耗和偏振控制特性,而這些正是先進軍事應用的關鍵性能,如用于慣性導航的高精度光纖陀螺等。
雖然空芯光纖已由海外供應商提供多年,但DARPA正在進行的“用于絕對參考的緊湊型超穩定陀螺項目”(COUGAR)將使美國具備空芯光纖的設計與生產能力,并使其超過現有工藝水平。
DARPA資助的此項技術由霍尼韋爾國際公司領導研究人員開發。空芯光纖首個具備三個關鍵的高性能特性:
·空間單模:光傳輸時只有一個路徑,使光傳輸更長的距離時具有更寬的帶寬;
·低損耗:光在傳輸更長的距離時可保持其強度;
·偏振控制:光波方向可固定,這在傳感、干涉和安全通信中是非常必要的。
空芯光纖還可以在比傳統光纖傳光速度快30%的情況下彎曲和盤繞。DARPA的項目經理Josh Conway說,“空芯光纖表現出了高速的傳光速度,但當結合軍用性能時卻不能實現此速度。COUGAR光纖的真正突破在于可實現空間單模傳輸、保偏及低損耗,同時保持99%的光束在中空中傳輸。
DARPA啟動COUGAR項目用以提高光纖性能使其用于軍品級陀螺儀,并在美國開發世界一流的光纖生產能力。
Conway補充到,“我們正在努力將這種新型技術集成到陀螺上,光纖本身是具有革命性的。 這種技術可用于其它高功率傳感中,以及其它對光強有要求的領域,空芯光纖還具有輻射加固特性,這將開辟光纖在空間系統中的應用。”
(工業和信息化部電子科學技術情報研究所 薛力芳)