关键词:
光纤光学
光纤激光器
空芯反谐振光纤
激光传输
摘要:
高功率光纤激光器凭借其转换效率高、性能稳定、光束质量好以及结构紧凑等优点在诸多领域被广泛应用。随着输出功率的不断提升,输出光谱范围不断拓宽,传统石英光纤由于材料损伤、非线性以及材料本征吸收等因素无法满足高功率激光柔性传输的需求。近年来,空芯反谐振光纤的快速发展吸引了高功率激光传输领域科研人员的广泛关注。该光纤通过反谐振反射光波导效应将光限制在纤芯空气介质中传输,极大地降低了模场与石英材料的重叠度,具有高损伤阈值、低非线性等优良性能,在激光传输领域取得了一系列突破性进展。在传输功率方面,目前国际上基于空芯反谐振光纤已经实现了1 kW连续激光1 km传输、30 mJ单脉冲能量纳秒激光传输以及20 GW峰值功率超短脉冲激光传输,展现了其在功率提升方面的潜力。在传输波段方面,空芯反谐振光纤通过调节石英壁厚对传输通带进行调控,已经实现了从紫外波段到中红外波段激光传输。北京工业大学先进激光及光纤技术研究团队基于高性能空芯反谐振光纤的设计及制备技术,在国内率先开展了基于空芯反谐振光纤的高功率激光传输研究,已经实现了3 kW连续激光百米传输和26.8 MW皮秒脉冲激光柔性传输,传输波段从紫外355 nm拓展至中红外4.35μm,其中在3.1μm波段传输的平均功率突破了20 W,处于世界领先水平。本文简要介绍了空芯反谐振光纤的发展历程,并对基于该光纤的高功率激光传输关键技术及研究进展进行了相关讨论。