國防科技大學南湖之光實驗室攜手多家科研單位,在空芯光纖領域取得重大突破。研究團隊成功實現2千瓦高功率激光在2.45公里距離上的全光纖化穩定傳輸,標志著高功率遠程傳能技術從實驗室驗證邁向工程應用。
傳統實芯光纖在高功率傳輸中存在明顯短板。當輸出功率達到5千瓦時,傳輸距離驟降至20米左右;功率提升至8千瓦時,傳輸距離更縮短至3米。這種局限性嚴重制約了激光技術在工業加工、能源傳輸等領域的規模化應用。
空芯光纖憑借其獨特的結構優勢,展現出遠超實芯光纖的傳輸潛力。其低時延、低損耗和非線性效應弱的特性,為高功率激光遠距離傳輸提供了理想載體。但現有技術方案多依賴自由空間光學元件,系統易受環境擾動影響,穩定性難以保障。
研究團隊創新性地開發出五管雙嵌套反諧振空芯光纖,通過精密仿真優化結構參數,成功制備出超低損耗光纖樣品。該設計實現了與實芯光纖模場的高效匹配,為全光纖化耦合奠定了基礎。
在技術攻關過程中,團隊突破了三大核心難題:石英光纖與空芯光纖的低損耗熔接技術、模場精確匹配工藝以及高功率光纖端帽制備。這些突破使系統在國際上首次實現全光纖結構的空芯光纖高功率遠距離傳輸,光束質量接近衍射極限,傳輸功率與距離指標均創世界紀錄。
相較于傳統方案,新型空芯光纖將有效傳輸距離提升百倍以上。這項突破為工業領域帶來革命性變化,在高溫熔煉、核設施維護等高危場景中,操作人員可通過遠程激光傳輸系統在安全距離外完成精密加工,大幅提升作業安全性。
在基礎科研領域,該技術同樣展現出獨特價值。利用空芯光纖的輻射壓力特性,科研人員可在公里級尺度實現微粒捕獲與加速,為構建新型"飛行粒子傳感器"提供可能。這種跨尺度操控能力或將推動精密測量、量子技術等領域的創新發展。











