抗光子暗化、深紫外傳能空芯光纖研究獲進展

2018年5月，國際激光行業雜誌LaserFocusWorld報道了中國科學院上海光學精密機械研究所在抗光子暗化、深紫外傳能空芯光纖研究中取得的突破性進展。上海光機所高功率激光單元技術實驗室研發的反諧振型空芯石英光纖，在218nm波段實現了0.1dB/m的低損傳輸，較傳統熔融石英光纖損耗降低了近一個數量級。在傳輸脈衝寬度17ns、脈衝能量0.47μJ、重頻30kHz的266nm調Q激光的過程中，空芯光纖在1小時內無光子暗化現象出現，遠遠超越折射率型石英光纖表現。該研究成果發表於Opt. Express26, 10879 (2018)。

以石英光纖為代表的傳統折射率導光型實心光纖，在光纖通信、光纖感測和光纖激光器等領域已取得了巨大成功，各類光纖產品已成為國防、工業和基礎研究中不可或缺的工具。近年來，隨著新材料的發展和引入，折射率型光纖的低損傳輸窗口不斷拓展，業已覆蓋從可見光至中紅外波段。然而在紫外和深紫外波長上，受限於玻璃材料的本徵吸收、多光子吸收，折射率型光纖損耗急劇升高；而高能光子導致的光子暗化效應，則從根本上限制了傳統光纖在紫外激光傳輸領域中的應用。隨著紫外和深紫外固體激光器技術的不斷成熟，紫外波段的大功率激光傳輸對於新型低損、抗光子暗化光纖的需求日益迫切。

空芯光纖，即芯區無高折射率材料，主要填充為氣體或真空。與折射率型實心光纖的全反射原理不同，空芯光纖通過引入複雜包層結構實現光在低折射率芯區的低損傳播。反諧振型空芯光纖作為近年來出現的新型空芯光纖，具有傳輸窗口寬、傳輸損耗低、單模性好等優點。與折射率型光纖相比，空芯光纖光模場與光纖材料的覆蓋率可降低至10-4-10-5，使得空芯光纖的抗激光損傷閾值、抗光子暗化、抗輻照性能急劇提升，同時光纖材料吸收、光纖非線性和光纖色散迅速降低，尤其適用於大功率激光傳輸和極端波長激光低損傳輸。

圖：反諧振型空芯光纖及損耗測量結果[Opt. Express 26, 10879 (2018)]

來源：中國科學院上海光學精密機械研究所

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