抗光子暗化、深紫外傳能空芯光纖研究獲進(jìn)展

　　2018年5月，國(guó)際激光行業(yè)雜志LaserFocusWorld 報(bào)道了中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)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(jìn)展。上海光機(jī)所高功率激光單元技術(shù)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的反諧振型空芯石英光纖，在218nm波段實(shí)現(xiàn)了0.1dB/m的低損傳輸，較傳統(tǒng)熔融石英光纖損耗降低了近一個(gè)數(shù)量級(jí)。在傳輸脈沖寬度17ns、脈沖能量0.47μJ、重頻30kHz的266nm調(diào)Q激光的過程中，空芯光纖在1小時(shí)內(nèi)無光子暗化現(xiàn)象出現(xiàn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越折射率型石英光纖表現(xiàn)。該研究成果發(fā)表于Opt. Express 26， 10879 (2018)。

　　以石英光纖為代表的傳統(tǒng)折射率導(dǎo)光型實(shí)心光纖，在光纖通信、光纖傳感和光纖激光器等領(lǐng)域已取得了巨大成功，各類光纖產(chǎn)品已成為國(guó)防、工業(yè)和基礎(chǔ)研究中不可或缺的工具。近年來，隨著新材料的發(fā)展和引入，折射率型光纖的低損傳輸窗口不斷拓展，業(yè)已覆蓋從可見光至中紅外波段。然而在紫外和深紫外波長(zhǎng)上，受限于玻璃材料的本征吸收、多光子吸收，折射率型光纖損耗急劇升高;而高能光子導(dǎo)致的光子暗化效應(yīng)，則從根本上限制了傳統(tǒng)光纖在紫外激光傳輸領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨著紫外和深紫外固體激光器技術(shù)的不斷成熟，紫外波段的大功率激光傳輸對(duì)于新型低損、抗光子暗化光纖的需求日益迫切。

　　空芯光纖，即芯區(qū)無高折射率材料，主要填充為氣體或真空。與折射率型實(shí)心光纖的全反射原理不同，空芯光纖通過引入復(fù)雜包層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)光在低折射率芯區(qū)的低損傳播。反諧振型空芯光纖作為近年來出現(xiàn)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(yōu)點(diǎn)。與折射率型光纖相比，空芯光纖光模場(chǎng)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(shí)光纖材料吸收、光纖非線性和光纖色散迅速降低，尤其適用于大功率激光傳輸和極端波長(zhǎng)激光低損傳輸。

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

　　(來源：中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所 作者：Jonathan Knight)