高功率光纤激光器成为先驱技术

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前由空间光调制器形成，并激发多模光纤（MMF）中的多个模式。与单模光纤和同一 MMF 中的单模激发相比，SBS 的阈值功率大大提高。超过阈值时，SBS 会导致后向散射斯托克斯光的功率随输入功率迅速增加，同时使传输信号光的功率达到饱和。输入波前整形调制光纤模式的相对相位，使它们之间的干涉在光纤输出端附近产生一个衍射受限光斑，该光斑可通过透镜进行准直。来源：《自然-通讯》（2023 年）。DOI: 10.1038/s41467-023-42806-1

光学科学家们找到了一种新方法，在保持光束质量的同时大幅提高光纤激光器的功率，使其成为未来抵御低成本无人机的关键防御技术，并可用于遥感等其他应用领域。

来自南澳大利亚大学（UniSA）、阿德莱德大学（UoA）和耶鲁大学的研究人员证明了多模光纤的潜在用途，即可以将光纤激光器的功率提高三至九倍，但不会降低光束质量，从而可以聚焦于远处的目标。

这一突破发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。

共同第一作者、UniSA 未来产业研究所研究员 Linh Nguyen 博士说，这种新方法将使业界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中更加有用。

"Nguyen 博士说："高功率光纤激光器在制造和国防领域至关重要，随着现代战场上廉价无人驾驶飞行器（无人机）的激增，其重要性正日益凸显。

"成群的廉价无人机会迅速耗尽导弹资源，导致军事资产和车辆的发射功率耗尽，无法执行更关键的作战任务。高功率光纤激光器具有极低的单发成本和光速作用，从长远来看是唯一可行的防御解决方案。

"这就是所谓的非对称优势：一种更便宜的方法可以通过大数法则击败更昂贵的高科技系统"。

在提供非对称优势的过程中，这种先进的能力有可能提供强大的威慑效果，这与《国防战略评估》的目标和 AUKUS 第二支柱的目标非常吻合。

澳大利亚大学光子学与先进传感研究所项目研究员奥里-亨德森-萨皮尔（Ori Henderson-Sapir）博士说，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，这种激光器不仅可用于国防应用，还能帮助新的科学发现。"

研究人员已经在光纤激光器中演示了这项技术，并将在 2024 年初于旧金山举行的美国西部光电展（Photonics West）上报告他们的研究成果。

参考资料

Chun-Wei Chen et al, Mitigating stimulated Brillouin scattering in multimode fibers with focused output via wavefront shaping, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42806-1​

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