新方法可保持光束質(zhì)量又能顯著提高光纖激光器的功率

光學(xué)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新方法，可以在保持光束質(zhì)量的同時顯著提高光纖激光器的功率，使其成為未來對抗低成本無人機和用于遙感等其他應(yīng)用的關(guān)鍵防御技術(shù)。

南澳大利亞大學(xué)(UniSA)、阿德萊德大學(xué)(UoA)和耶魯大學(xué)的研究人員展示了多模光纖的潛在用途，可以將光纖激光器的功率提高3~9倍，但不會降低光束質(zhì)量，使其能夠聚焦于遠距離目標(biāo)。

這一研究突破發(fā)表在《自然·通訊》上。

受激布里淵散射(SBS)抑制和輸出聚焦示意圖。窄帶激光束的空間波陣面由空間光調(diào)制器整形，并在多模光纖(MMF)中激發(fā)許多模式。與單模光纖和同一MMF中的單模激發(fā)相比，SBS閾值功率大大增加。在閾值以上，SBS導(dǎo)致后向散射斯托克斯光的功率隨輸入功率快速增加，同時使傳輸信號光的功率飽和。輸入波陣面整形調(diào)制光纖模式的相對相位，使它們的干涉在光纖輸出附近產(chǎn)生衍射受限的光斑，該光斑可以通過透鏡準(zhǔn)直。

南澳大學(xué)未來工業(yè)研究所研究員、共同第一作者Linh Nguyen博士表示，這種新方法將使該行業(yè)能夠繼續(xù)從光纖激光器中擠出極高的功率，使其在國防工業(yè)、遙感應(yīng)用和引力波探測方面更有用。

Nguyen博士說：“高功率光纖激光器在制造業(yè)和國防中至關(guān)重要，隨著廉價無人駕駛飛行器(無人機)在現(xiàn)代戰(zhàn)場上的普及，這種重要性將越來越明顯。一群廉價的無人機可以迅速耗盡導(dǎo)彈資源，使軍事資產(chǎn)和車輛的發(fā)射能力耗盡，無法執(zhí)行更多關(guān)鍵作戰(zhàn)任務(wù)。高功率光纖激光器具有極低的單次發(fā)射成本和光速行動，是長期來看唯一可行的防御解決方案。這就是所謂的非對稱優(yōu)勢：通過大量使用廉價的方法可以擊敗更昂貴的高科技系統(tǒng)。”

在提供不對稱優(yōu)勢方面，這種先進的能力具有提供強大威懾效應(yīng)的潛力，與《國防戰(zhàn)略評估》和AUKUS支柱2的目標(biāo)相一致。

澳大利亞國立大學(xué)光子學(xué)與先進傳感研究所的項目研究員Ori Henderson-Sapir博士表示：“澳大利亞在開發(fā)創(chuàng)新光纖技術(shù)方面有著悠久的歷史。我們的研究使澳大利亞在開發(fā)下一代高功率光纖激光器方面處于世界領(lǐng)先地位，不僅用于國防應(yīng)用，而且有助于新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)?！?/p>

研究人員已經(jīng)在光纖激光器中演示了這項技術(shù)，并將于2024年初在舊金山舉行的西部光子會議上報告他們的研究發(fā)現(xiàn)。

審核編輯 黃宇