快科技10月16日消息，據(jù)媒體報(bào)道，近日，國防科技大學(xué)南湖之光實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合多家單位科研團(tuán)隊(duì)，基于空芯光纖成功實(shí)現(xiàn)2kW高功率激光在2.45公里超長距離下的全光纖化高效、穩(wěn)定傳輸。這標(biāo)志著高功率、遠(yuǎn)程傳能空芯光纖技術(shù)正式從原理探索邁入工程應(yīng)用新階段。
近年來，高功率激光的柔性遠(yuǎn)距離傳輸需求持續(xù)增長。然而，傳統(tǒng)實(shí)芯光纖的傳輸能力在高功率條件下嚴(yán)重受限：輸出功率為5kW時(shí)，傳輸距離僅約20米；而一旦功率提升至8kW，傳輸距離更急劇縮短至3米，遠(yuǎn)無法滿足實(shí)際工業(yè)應(yīng)用的要求。
與實(shí)芯光纖相比，空芯光纖具備低時(shí)延、低損耗和非線性系數(shù)低等顯著優(yōu)勢。但現(xiàn)有空芯光纖高功率激光傳輸系統(tǒng)多依賴透鏡等自由空間光學(xué)元件，容易受到外界環(huán)境干擾，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。因此，發(fā)展全光纖化耦合技術(shù)，成為構(gòu)建穩(wěn)定、緊湊且實(shí)用化空芯光纖激光系統(tǒng)的關(guān)鍵路徑。
為實(shí)現(xiàn)真正穩(wěn)定高效的全光纖系統(tǒng)，研究團(tuán)隊(duì)專門設(shè)計(jì)了與實(shí)芯光纖模場相匹配的五管雙嵌套反諧振空芯光纖，通過仿真優(yōu)化確定了最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，并成功拉制出超低損耗空芯光纖。
團(tuán)隊(duì)攻克了石英光纖與空芯光纖的低損耗熔接、模場匹配以及高功率光纖端帽等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，在國際上首次實(shí)現(xiàn)全光纖結(jié)構(gòu)的空芯光纖高功率激光遠(yuǎn)距離傳輸。輸出激光保持近衍射極限的光束質(zhì)量，傳輸功率與距離均達(dá)到全球最高水平。
相較于傳統(tǒng)實(shí)芯光纖，超低損耗空芯光纖將有效柔性傳輸距離提升了兩個(gè)數(shù)量級，為工業(yè)領(lǐng)域遠(yuǎn)距離激光柔性傳輸?shù)墓こ袒瘧?yīng)用提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，具有廣闊的應(yīng)用前景。
例如，在工業(yè)加工中，面對某些高危作業(yè)環(huán)境，遠(yuǎn)程激光柔性傳輸技術(shù)能擴(kuò)大工作人員與加工區(qū)域的安全距離，顯著提升操作安全性；在科研領(lǐng)域，空芯光纖還可利用輻射壓力實(shí)現(xiàn)粒子的捕獲與加速，為在公里級尺度構(gòu)建新型“飛行粒子傳感器”開辟可能。
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