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

光學科學家發(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用的關鍵防御技術。

南澳大利亞大學(UniSA)、阿德萊德大學(UoA)和耶魯大學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。

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直。

南澳大學未來工業(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)行更多關鍵作戰(zhàn)任務。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)?！?/p>

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的潛力，與《國防戰(zhàn)略評估》和AUKUS支柱2的目標相一致。

澳大利亞國立大學光子學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先地位，不僅用于國防應用，而且有助于新的科學發(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，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