新方法可保持光束质量又能显著提高光纤激光器的功率

光学科学家发现了一种新方法，可以在保持光束质量的同时显著提高光纤激光器的功率，使其成为未来对抗低成本无人机和用于遥感等其他应用的关键防御技术。

南澳大利亚大学(UniSA)、阿德莱德大学(UoA)和耶鲁大学的研究人员展示了多模光纤的潜在用途，可以将光纤激光器的功率提高3~9倍，但不会降低光束质量，使其能够聚焦于远距离目标。

这一研究突破发表在《自然·通讯》上。

受激布里渊散射(SBS)抑制和输出聚焦示意图。窄带激光束的空间波阵面由空间光调制器整形，并在多模光纤(MMF)中激发许多模式。与单模光纤和同一MMF中的单模激发相比，SBS阈值功率大大增加。在阈值以上，SBS导致后向散射斯托克斯光的功率随输入功率快速增加，同时使传输信号光的功率饱和。输入波阵面整形调制光纤模式的相对相位，使它们的干涉在光纤输出附近产生衍射受限的光斑，该光斑可以通过透镜准直。

南澳大学未来工业研究所研究员、共同第一作者Linh Nguyen博士表示，这种新方法将使该行业能够继续从光纤激光器中挤出极高的功率，使其在国防工业、遥感应用和引力波探测方面更有用。

Nguyen博士说：“高功率光纤激光器在制造业和国防中至关重要，随着廉价无人驾驶飞行器(无人机)在现代战场上的普及，这种重要性将越来越明显。一群廉价的无人机可以迅速耗尽导弹资源，使军事资产和车辆的发射能力耗尽，无法执行更多关键作战任务。高功率光纤激光器具有极低的单次发射成本和光速行动，是长期来看唯一可行的防御解决方案。这就是所谓的非对称优势：通过大量使用廉价的方法可以击败更昂贵的高科技系统。”

在提供不对称优势方面，这种先进的能力具有提供强大威慑效应的潜力，与《国防战略评估》和AUKUS支柱2的目标相一致。

澳大利亚国立大学光子学与先进传感研究所的项目研究员Ori Henderson-Sapir博士表示：“澳大利亚在开发创新光纤技术方面有着悠久的历史。我们的研究使澳大利亚在开发下一代高功率光纤激光器方面处于世界领先地位，不仅用于国防应用，而且有助于新的科学发现。”

研究人员已经在光纤激光器中演示了这项技术，并将于2024年初在旧金山举行的西部光子会议上报告他们的研究发现。

审核编辑 黄宇