IT之家 10 月 16 日消息，據(jù)科技日報報道，近日，國防科技大學南湖之光實驗室聯(lián)合相關單位科研團隊取得重大科研成果，首次利用空芯光纖實現(xiàn)了 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，標志著高功率、遠程傳能空芯光纖技術從原理探索階段正式邁向工程應用階段。相關研究成果已刊發(fā)于國際權威期刊《自然?通訊》。

據(jù)IT之家了解，在工業(yè)領域，高功率激光柔性遠距離傳輸?shù)男枨笕找嬖鲩L。然而，傳統(tǒng)實芯光纖在高功率傳輸時存在諸多限制。當輸出功率為 5kW 時，其傳輸距離僅為 20 米；功率提升至 8kW 時，傳輸距離更是急劇下降至僅 3 米，難以滿足工業(yè)應用對長距離傳輸?shù)男枨蟆Ｏ啾戎?，空芯光纖具有低時延、低損耗、低非線性系數(shù)等顯著優(yōu)勢。但現(xiàn)有空芯光纖高功率激光傳輸系統(tǒng)大多依賴透鏡等光學元件，這些元件易受環(huán)境影響，導致系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差。因此，發(fā)展全光纖化耦合技術成為構建穩(wěn)定、緊湊且實用化空芯光纖激光系統(tǒng)的關鍵。

為攻克這一難題，南湖之光實驗室聯(lián)合科研團隊進行了深入研究。論文第一作者石婧博士介紹，團隊設計了與實芯光纖模場匹配的五管雙嵌套反諧振空芯光纖，通過仿真優(yōu)化確定了最佳結構參數(shù)，并成功拉制出超低損耗空芯光纖。在此基礎上，團隊突破了石英光纖與空芯光纖低損耗熔接、模場匹配和高功率光纖端帽技術，首次實現(xiàn)了全光纖結構的空芯光纖高功率激光遠距離傳輸。在這一傳輸過程中，輸出激光維持了近衍射極限光束質量，其全光纖化傳輸功率和距離均達到了國際最高水平。

盡管目前 2.45 公里的傳輸距離受限于現(xiàn)有光纖長度，但石婧博士表示，依托所發(fā)展的技術，未來有望實現(xiàn)更遠距離的高效激光傳輸。論文通訊作者陳子倫指出，超低損耗空芯光纖的有效柔性傳輸距離相較于傳統(tǒng)實芯光纖提升了兩個數(shù)量級，這為工業(yè)領域遠距離激光柔性傳輸?shù)墓こ虘锰峁┝擞辛Φ募夹g支撐，并有望在多個領域得到廣泛應用。例如，在工業(yè)加工中，面對高危作業(yè)環(huán)境，遠程激光柔性傳輸能夠擴大工作人員與加工區(qū)域的距離，顯著提升操作安全性；在科學技術領域，空芯光纖可以通過輻射壓力實現(xiàn)粒子的捕獲和加速，為在公里級尺度上構建新型“飛行粒子傳感器”提供了可能。

然而，現(xiàn)階段空芯光纖的造價顯著高于傳統(tǒng)光纖，這主要是因為其仍處于產(chǎn)業(yè)化初期，工藝復雜且良品率有待提升。陳子倫表示，隨著技術路線的逐步成熟、生產(chǎn)規(guī)模的擴大以及上下游產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，空芯光纖的成本有望進入持續(xù)下降通道，從而為其在特定高價值場景中的規(guī)?；瘧脛?chuàng)造條件。未來，研究團隊將進一步優(yōu)化光纖結構，提高空芯光纖耦合效率，提升傳輸功率和長度，并探索其在更廣泛場景中的應用。