高功率激光传输：空芯光子晶体光纤的应用

本文主要探讨了使用空心光子晶体光纤（HC-PCF）在高功率激光束传输中的应用，特别对比了带隙结构的HC-PCF与基于Kagome晶格的HC-PCF，强调了Kagome型HC-PCF在高功率激光传输中的优越性。 正文： 高功率激光科学与工程（2013），第1卷（1期），页17-28。 作者：Yingying Wang, Meshaal Alharbi, Thomas D. Bradley, Coralie Fourcade-Dutin, Benoît Debord, Benoît Beaudou, Frédéric Gerôme, Fetah Benabid 机构：英国巴斯大学气体相光子材料组，法国利摩日大学Xlim研究学院GPPM组，北京工业大学激光工程研究所 本文提供了一篇关于空心光子晶体光纤（HC-PCF）在高功率激光束传递中的详尽综述。HC-PCF由于其独特的结构和光学特性，已成为高功率激光系统中的重要组件。作者比较了带隙结构的HC-PCF与Kagome晶格结构的HC-PCF，后者因其大芯径、低损耗、宽频带传输、单模引导、低色散以及核心导模与硅基质极低的光学重叠等优点，被认定为高功率激光传输的理想选择。 带隙HC-PCF利用光子带隙效应实现光的传播，而Kagome HC-PCF则具有更复杂但更有效的光传输机制。Kagome结构的光纤具有大的空心核心，这允许更大的激光能量通过，降低了非线性效应的风险，同时也减少了因光纤内部热效应导致的损伤可能性。此外，低损耗意味着在长距离传输中可以保持激光的强度，而宽带传输则使得多种波长的激光能够有效传输。 单模引导是Kagome HC-PCF的一个重要特性，它确保了激光束的稳定性，减少了模式色散，这对于高功率激光束的质量至关重要。低色散则有助于维持激光脉冲的时间结构，对于需要短脉冲激光的应用来说极其重要。而低光学重叠则是指光纤中的光场与材料之间的相互作用减至最小，降低了因材料吸收和非线性效应引起的能量损失。 文章还讨论了HC-PCF在实际应用中面临的挑战，如制造工艺的精确控制、光纤连接技术以及如何优化设计以进一步提高性能。作者们提出了可能的解决方案，包括改进制备工艺以减少缺陷，以及探索新的光纤结构和材料组合，以适应更广泛的操作条件和更高的功率水平。 这篇综述提供了HC-PCF在高功率激光传输领域的最新进展，并突出了Kagome型HC-PCF在这一领域的重要地位。这项工作对于理解HC-PCF的工作原理，以及在设计和优化高功率激光系统中如何有效地利用这种光纤具有重要的参考价值。