功率提高9倍！光纤激光再获突破：不降光束质量

近日，来自南澳大利亚大学（UniSA）、阿德莱德大学（UoA）和耶鲁大学（US）的研究人员证明，他们可以借助一种新型多模光纤，将光纤激光器的功率提高3－9倍，但不会降低光束质量，从而可以聚焦于远处的目标。

这一进展发表在《自然·通讯》（Nature Communications）杂志上。负责该研究的澳大利亚－美国联合研究小组表示，输入光的波前整形将SBS散射的功率阈值提高了整整一个数量级。

来自阿德莱德大学（University of Adelaide）、南澳大利亚大学（University of South Australia）的研究员Linh Nguyen博士则表示，这种新方法将使工业界能够继续从光纤激光器中输出极高的功率，使其在国防工业、遥感应用和引力波探测方面更有用。

Nguyen博士说：“高功率光纤激光器在制造业和国防中至关重要，随着廉价的无人驾驶飞行器或无人机在现代战场上的普及，这种作用变得更加重要。”

“一群廉价的无人机可以迅速耗尽导弹资源，使军事资产和车辆的火力耗尽，用于更多的战斗关键任务。从长远来看，高功率光纤激光器是唯一可行的防御方案，其每次射击的成本很低。”他表示，“这就是所谓的不对称优势。通过部署扩大规模，一种更便宜的方法甚至可以击败更昂贵的高科技系统。”

UoA光子学和高级传感研究所的项目研究员Ori Henderson－Sapir博士表示，澳大利亚在开发创新光纤技术方面有着悠久的历史。

“我们的研究使澳大利亚在开发下一代高功率光纤激光器方面处于世界领先地位，不仅用于国防应用，而且有助于新的科学发现。”Henderson－Sapir博士表示。

研究人员已经在光纤激光器中展示了这项技术，并将在2024年1月的西部光电展（Photonics West）会议上具体报告并展示他们的发现。

发表在《自然·通讯》上的论文的摘要指出：

“实现更高功率光纤传输的关键挑战，是克服非线性光学效应。为了保持输出光束的平滑，大多数减轻光学非线性的技术都局限于单模光纤。从单模模式出发，我们通过实验证明，对高多模光纤的相干输入光进行波前整形，可以将受激布里渊散射（SBS）的功率阈值提高一个数量级，同时控制输出光束的轮廓。

SBS抑制是由于在多模激发下布里渊光谱的有效展宽，而没有透射光的展宽。最强的抑制，是通过提供最宽的布里渊光谱的选择模式激发实现的。

“我们的方法高效、稳健，适用于连续波和脉冲。这项工作为减轻光纤中的有害非线性效应指明了一条有希望的途径，使高功率光纤系统能够进一步扩展，用于定向能、遥感和引力波探测。”

审核编辑：刘清