近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所單元技術(shù)實驗室與國科大杭州高等研究院物理與光電工程學(xué)院（簡稱“杭高院物光學(xué)院”）胡麗麗教授工作室合作，在低損多模反諧振空芯光纖的研發(fā)制備研究中取得重要進展。該研究成果以“Low-loss multi-mode anti-resonant hollow-core fibers”為題發(fā)表于美國光學(xué)協(xié)會期刊《光學(xué)快訊》（Optics Express）。

近年來，反諧振空芯光纖因具備寬帶、低損的傳輸特性而廣受關(guān)注。利用僅有波長量級厚度的負曲率玻璃芯壁，反諧振空芯光纖能將絕大部分光束縛于空氣芯中，從而克服了基體材料本征的影響，展示出超低材料損耗、超低色散、超低非線性和極高激光損傷閾值的特性，是未來高效傳輸超高功率激光以及紫外/中紅外極端波長激光的有力備選材料。目前報道的反諧振空芯光纖大多以5至8個包層毛細管設(shè)計為主，并利用芯包相位匹配原則實現(xiàn)準單模傳輸。然而，單模設(shè)計在應(yīng)對高功率、低光束質(zhì)量激光的傳輸時很可能造成耦合效率低下和潛在的激光損傷，而低損多模反諧振空芯光纖則有望解決這一問題。目前，該方向研究仍處于起步階段，有關(guān)仿真研究提出的低損多模反諧振空芯光纖結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制備困難，目前尚無具備實用性的低損多模反諧振空芯光纖報道。

圖1.所制備空芯光纖的(a)電鏡圖和(b)(c)傳輸/損耗性質(zhì)

圖2.差分群時延曲線及其中紅星標記峰處的模式重建圖：（a-i）S2測試結(jié)果；（j-t）仿真結(jié)果

在本項研究中，研究人員設(shè)計制備了包層區(qū)域由18個扇形諧振器組成的反諧振空芯光纖，其中芯徑約66 μm而光纖外徑約為193 μm。經(jīng)過截斷法測試，所研制的光纖具備近一個倍頻程的傳輸帶且平均損耗低于0.5 dB/m，其中1微米附近損耗更低于0.1 dB/m。此外，彎曲半徑大于8 cm時在1微米附近因彎曲引發(fā)的損耗不超過0.2 dB/m。研究人員進一步使用S2技術(shù)來表征23.55米反諧振空芯光纖中的多模傳導(dǎo)特性，結(jié)合仿真總共鑒定了七種類LP模式成分。此外，研究人員還通過放大相同的設(shè)計制備了用于中紅外波長傳輸?shù)亩嗄７粗C振空芯光纖，并且傳輸帶可擴展到4μm以上。新型低損多模反諧振空芯光纖的出現(xiàn)為解決劣化光束質(zhì)量激光（如固體激光器，光參量放大器等）高功率長距離傳輸提供了可能。

原文鏈接：https://doi.org/10.1364/OE.492787