Midt-infrarød (MIR) fiber, som vanligvis refererer til optiske fibre som overfører bølgelengder i området 2–20 mikrometer, har dukket opp som et fokuspunkt i fotonikkforskning. Denne spektrale regionen omfatter ikke bare "fingeravtrykk"-regionen for molekylære absorpsjonsspektra, men inkluderer også flere atmosfæriske overføringsvinduer, og gir MIR-fibre betydelig brukspotensiale innen felt som miljøovervåking, medisinsk diagnostikk, industriell prosesskontroll, nasjonalt forsvar og kvantekommunikasjon. Banen for utviklingen reflekterer en pågående søken etter gjennombrudd i skjæringspunktet mellom materialvitenskap og fotonisk teknologi.
I de tidlige stadiene var kjerneutfordringen i MIR-fiberutvikling å identifisere egnede vertsmaterialer. Konvensjonelle silikafibre viser kraftig økende overføringstap utover 2 mikrometer, noe som gjør dem utilstrekkelige. Forskere vendte seg til tungmetallfluoridglass med bredere gjennomsiktighetsområder, med ZBLAN (ZrF₄-BaF₂-LaF₃-AlF₃-NaF-fiber som den mest representative. ZBLAN-fibre tilbyr relativt lavt overføringstap i 2–4 µm-båndet, noe som gjør dem til de første kommersielt vellykkede MIR-fibrene. De har blitt bredt brukt i erbium- og holmium-dopet fiberlasere som opererer rundt 3 µm, og gir pålitelig lyslevering for medisinske operasjoner og materialbehandling. ZBLAN lider imidlertid av begrenset mekanisk styrke, og dens lange-bølgelengdeavskjæring strekker seg vanligvis bare til 4–5 µm, noe som begrenser bruken ved lengre bølgelengder.
For å få tilgang til lengre bølgelengder ble kalkogenidglassfibre en kritisk utvikling. Sammensatt av elementer som svovel, selen eller tellur kombinert med germanium eller arsen, har kalkogenidglass lav fononenergi, noe som muliggjør teoretisk gjennomsiktighet som strekker seg utover 10 µm. Disse fibrene åpnet virkelig MIR og til og med fjernt-infrarøde områder. I dag har kalkogenidfibre oppnådd lav-tapoverføring i det 8–12 µm lange-bølgeinfrarøde båndet-et område som sammenfaller med de sterke absorpsjonslinjene til mange gassmolekyler som karbondioksid og metan. Følgelig viser sensorer basert på kalkogenidfibre eksepsjonell følsomhet ved sporgassdeteksjon. Likevel forblir deres relativt lave skadeterskel og utfordringer med kobling og pakking med høy{12}}effektlasere tekniske hindringer.
Nylige fremskritt har diversifisert landskapet til MIR-fiberteknologi. På den ene siden begrenser mikrostrukturerte fibre-som hule-fotoniske båndgapfibre og anti-resonansfibre- lys i en luftkjerne. Denne designen omgår elegant materialabsorpsjonsgrenser, og støtter teoretisk ultra-bredbåndsoverføring fra ultrafiolett til terahertz-området, samtidig som det tilbyr høye skadeterskler. På den annen side får nye materialer som tellurittglass og krystallinske fibre også oppmerksomhet for sine unike evner innen høy-strømforsyning og ikke-lineær frekvenskonvertering.
Når vi ser fremover, vil utviklingen av MIR-fibre fokusere på flere nøkkelretninger: ytterligere redusere overføringstap, spesielt å presse den lange-bølgelengdegrensen; forbedre fiber robusthet mot høy effekt og miljøfaktorer; og utvikle funksjonelle aktive fibre for å muliggjøre direkte, effektiv optisk forsterkning og lasergenerering i MIR-regionen. Ettersom fabrikasjonsteknikker fortsetter å utvikle seg og grunnleggende fysisk innsikt blir dypere, er MIR-fibre klar til å utvikle seg fra en spesialitetskomponent til en transformativ plattform, som driver innovasjon på tvers av felt som spektroskopisk analyse, kvanteteknologier og avansert produksjon. En bredere epoke med middels-infrarød fotonikk akselererer med fremgangen innen fiberteknologi.