近日，來(lái)自南澳大利亞大學(xué)（UniSA）、阿德萊德大學(xué)（UoA）和耶魯大學(xué)（US）的研究人員證明，他們可以借助一種新型多模光纖，將光纖激光器的功率提高3－9倍，但不會(huì)降低光束質(zhì)量，從而可以聚焦于遠(yuǎn)處的目標(biāo)。

這一進(jìn)展發(fā)表在《自然·通訊》（Nature Communications）雜志上。負(fù)責(zé)該研究的澳大利亞－美國(guó)聯(lián)合研究小組表示，輸入光的波前整形將SBS散射的功率閾值提高了整整一個(gè)數(shù)量級(jí)。

來(lái)自阿德萊德大學(xué)（University of Adelaide）、南澳大利亞大學(xué)（University of South Australia）的研究員Linh Nguyen博士則表示，這種新方法將使工業(yè)界能夠繼續(xù)從光纖激光器中輸出極高的功率，使其在國(guó)防工業(yè)、遙感應(yīng)用和引力波探測(cè)方面更有用。

Nguyen博士說(shuō)：“高功率光纖激光器在制造業(yè)和國(guó)防中至關(guān)重要，隨著廉價(jià)的無(wú)人駕駛飛行器或無(wú)人機(jī)在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上的普及，這種作用變得更加重要。”

“一群廉價(jià)的無(wú)人機(jī)可以迅速耗盡導(dǎo)彈資源，使軍事資產(chǎn)和車輛的火力耗盡，用于更多的戰(zhàn)斗關(guān)鍵任務(wù)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，高功率光纖激光器是唯一可行的防御方案，其每次射擊的成本很低。”他表示，“這就是所謂的不對(duì)稱優(yōu)勢(shì)。通過(guò)部署擴(kuò)大規(guī)模，一種更便宜的方法甚至可以擊敗更昂貴的高科技系統(tǒng)。”

UoA光子學(xué)和高級(jí)傳感研究所的項(xiàng)目研究員Ori Henderson－Sapir博士表示，澳大利亞在開(kāi)發(fā)創(chuàng)新光纖技術(shù)方面有著悠久的歷史。

“我們的研究使澳大利亞在開(kāi)發(fā)下一代高功率光纖激光器方面處于世界領(lǐng)先地位，不僅用于國(guó)防應(yīng)用，而且有助于新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。”Henderson－Sapir博士表示。

研究人員已經(jīng)在光纖激光器中展示了這項(xiàng)技術(shù)，并將在2024年1月的西部光電展（Photonics West）會(huì)議上具體報(bào)告并展示他們的發(fā)現(xiàn)。

發(fā)表在《自然·通訊》上的論文的摘要指出：

“實(shí)現(xiàn)更高功率光纖傳輸?shù)年P(guān)鍵挑戰(zhàn)，是克服非線性光學(xué)效應(yīng)。為了保持輸出光束的平滑，大多數(shù)減輕光學(xué)非線性的技術(shù)都局限于單模光纖。從單模模式出發(fā)，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)高多模光纖的相干輸入光進(jìn)行波前整形，可以將受激布里淵散射（SBS）的功率閾值提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)控制輸出光束的輪廓。

SBS抑制是由于在多模激發(fā)下布里淵光譜的有效展寬，而沒(méi)有透射光的展寬。最強(qiáng)的抑制，是通過(guò)提供最寬的布里淵光譜的選擇模式激發(fā)實(shí)現(xiàn)的。

“我們的方法高效、穩(wěn)健，適用于連續(xù)波和脈沖。這項(xiàng)工作為減輕光纖中的有害非線性效應(yīng)指明了一條有希望的途徑，使高功率光纖系統(tǒng)能夠進(jìn)一步擴(kuò)展，用于定向能、遙感和引力波探測(cè)。”

審核編輯：劉清