隨著工業(yè)激光器輸出功率的節(jié)節(jié)攀升，如何安全、高效、長(zhǎng)距離和靈活地傳輸高能激光，成為推動(dòng)激光技術(shù)在工業(yè)、科研及醫(yī)療等領(lǐng)域深入應(yīng)用與發(fā)展的關(guān)鍵。而大芯徑激光傳能光纖技術(shù)，無(wú)疑是解鎖激光精準(zhǔn)觸達(dá)應(yīng)用場(chǎng)景“最后一米”的有效途徑。

何為大芯徑？即纖芯直徑大于50μm，對(duì)比傳統(tǒng)單模光纖芯徑通常為9~10μm。為什么采用大芯徑？大的纖芯直徑可有效增大光纖模場(chǎng)面積，減小非線性效應(yīng)并提高光束質(zhì)量；最主要的，光纖可承受光功率和模場(chǎng)面積尺寸成正比，大芯徑可有效提高光纖損傷閾值，故傳能光纖采用大芯徑結(jié)構(gòu)成為必然。下面就簡(jiǎn)單介紹一下幾種主要的大芯徑激光傳能光纖。

常規(guī)大芯徑光纖

常規(guī)大芯徑光纖，結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)單模光纖一樣，由纖芯和包層兩部分構(gòu)成，其纖芯尺寸較大，為高純度石英玻璃，包層材料可以選擇塑料或高純度摻氟（F）石英玻璃。塑料包層抗拉強(qiáng)度高、抗輻射能力強(qiáng)；摻F玻璃包層則具有較高的帶寬，且損耗較低。

工業(yè)上，常規(guī)大芯徑光纖是最常見(jiàn)的激光傳能光纖類型，在材料表面熱處理、激光焊接、激光切割等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。醫(yī)療上，由于大芯徑光纖具有高能量傳輸、絕緣、可彎曲等特性，可應(yīng)用于內(nèi)窺鏡激光碎石和前列腺治療等方面。

常規(guī)大芯徑光纖結(jié)構(gòu)及其橫截面圖

大芯徑特種結(jié)構(gòu)勻化光纖

同常規(guī)大芯徑光纖相比，大芯徑特種結(jié)構(gòu)勻化光纖，主要是纖芯的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，不再是傳統(tǒng)圓形，如矩形芯、方形芯、六邊形芯、八邊形芯、環(huán)形芯等，可以滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)景需求。其獨(dú)特的芯部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了勻化平頂光束的輸出，相較于常規(guī)大芯徑光纖輸出的能量集中在中心的高斯光束，可以使激光與材料的作用更均勻，同時(shí)能量均勻分布的激光也提高了光纖整體的損傷閾值，在高端激光焊接、熱處理、表面清洗、光刻及半導(dǎo)體晶圓加工等方面極具優(yōu)勢(shì)。

部分大芯徑特種結(jié)構(gòu)勻化光纖橫截面圖

微結(jié)構(gòu)光纖

又稱為光子晶體光纖，其橫截面上有復(fù)雜的折射率分布，通常為周期性排列的摻雜玻璃材料或空氣孔，有實(shí)芯和空芯兩大類。這里重點(diǎn)介紹空芯微結(jié)構(gòu)光纖，主要有空芯布拉格光纖、空芯光子帶隙光纖和空芯反諧振光纖三種，其中空芯布拉格光纖主要用于傳感領(lǐng)域，而空芯光子帶隙光纖和空芯反諧振光纖，不僅在傳感領(lǐng)域展現(xiàn)出非凡的潛力，還在能量傳輸、高速通信等多個(gè)前沿科技領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。

相較于實(shí)芯光纖，空芯光纖的纖芯為空氣，這一特性賦予其低色散和低非線性效應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，從而保證了傳輸過(guò)程中能夠維持較好的光斑輸出質(zhì)量。同時(shí)，其高損傷閾值更是為各種高功率激光應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的支撐。

典型的空芯光子帶隙光纖和空芯反諧振光纖橫截面圖

小結(jié)

隨著光纖材料科學(xué)的深入研究和光纖制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新，激光傳能光纖的性能日益優(yōu)化，但更高的傳輸效率及更大的傳輸功率依然是其發(fā)展的主題，期待未來(lái)能看到更多高性能、低成本的激光傳能光纖產(chǎn)品問(wèn)世。

武漢長(zhǎng)盈通光電，深耕特種光纖開(kāi)發(fā)十余年，已形成包含保偏光纖、多模光纖、多芯光纖、勻化光纖、大芯徑光纖、無(wú)源匹配光纖、光子晶體光纖、特殊環(huán)境用特種光纖等的系列光纖產(chǎn)品，覆蓋通信、傳感、激光、生物醫(yī)療、能源、航空航天等應(yīng)用領(lǐng)域，并為客戶提供定制化服務(wù)和應(yīng)用解決方案。

長(zhǎng)盈通激光光纖產(chǎn)品