国际首次！我国实现2kW激光功率超长距离全光纤高效传输

10月16日消息，据媒体报道，近日，国防科技大学南湖之光实验室联合多家单位科研团队，基于空芯光纤成功实现2kW高功率激光在2.45公里超长距离下的全光纤化高效、稳定传输。这标志着高功率、远程传能空芯光纤技术正式从原理探索迈入工程应用新阶段。

近年来，高功率激光的柔性远距离传输需求持续增长。然而，传统实芯光纤的传输能力在高功率条件下严重受限：输出功率为5kW时，传输距离仅约20米;而一旦功率提升至8kW，传输距离更急剧缩短至3米，远无法满足实际工业应用的要求。

与实芯光纤相比，空芯光纤具备低时延、低损耗和非线性系数低等显著优势。但现有空芯光纤高功率激光传输系统多依赖透镜等自由空间光学元件，容易受到外界环境干扰，系统稳定性较差。因此，发展全光纤化耦合技术，成为构建稳定、紧凑且实用化空芯光纤激光系统的关键路径。

为实现真正稳定高效的全光纤系统，研究团队专门设计了与实芯光纤模场相匹配的五管双嵌套反谐振空芯光纤，通过仿真优化确定了最优结构参数，并成功拉制出超低损耗空芯光纤。

团队攻克了石英光纤与空芯光纤的低损耗熔接、模场匹配以及高功率光纤端帽等关键技术瓶颈，在国际上首次实现全光纤结构的空芯光纤高功率激光远距离传输。输出激光保持近衍射极限的光束质量，传输功率与距离均达到全球最高水平。

相较于传统实芯光纤，超低损耗空芯光纤将有效柔性传输距离提升了两个数量级，为工业领域远距离激光柔性传输的工程化应用提供了关键技术支撑，具有广阔的应用前景。

例如，在工业加工中，面对某些高危作业环境，远程激光柔性传输技术能扩大工作人员与加工区域的安全距离，显著提升操作安全性;在科研领域，空芯光纤还可利用辐射压力实现粒子的捕获与加速，为在公里级尺度构建新型“飞行粒子传感器”开辟可能。