La transmissió làser en fibres de nucli sòlid-luita per mantenir simultàniament una alta qualitat del feix i una gran potència, limitant molt les seves aplicacions industrials. Recentment, un equip d'investigació del Nanhu Light Laboratory de la Universitat Nacional de Tecnologia de Defensa, en col·laboració amb institucions rellevants, va aconseguir la primera transmissió -eficaç i estable de tota-fibra d'un làser de gran-potència de 2kW a una distància ultra-de 2,45 quilòmetres utilitzant fibra buida-. Aquest avenç marca la transició de la transmissió d'energia d'alta-potència i llarga-distància mitjançant fibra de nucli-buit de l'exploració teòrica a l'aplicació pràctica d'enginyeria.
En els darrers anys, la demanda de transmissió flexible i llarga-distància de làsers d'alta-potència ha crescut significativament. Tanmateix, les fibres de nucli sòlid-tradicionals només poden transmetre una potència de 5 kW en 20 metres, i la distància de transmissió es redueix a només 3 metres a 8 kW-molt per sota dels requisits industrials. En comparació amb les fibres de nucli-sòlid, les fibres de nucli-buit ofereixen avantatges com ara latència baixa, pèrdues baixes i coeficients no lineals baixos. Tanmateix, els sistemes de transmissió làser d'alta potència-actuals que utilitzen fibres de nucli buit-depenen principalment de components òptics com les lents, cosa que els fa susceptibles a les influències ambientals i provoca una mala estabilitat. Per tant, desenvolupar una tecnologia-acoblada totalment a la fibra és la via clau per construir sistemes làser de fibra-de nucli buit estables, compactes i pràctics.
El Dr. Shi Jing, el primer autor de l'article, va explicar que per aconseguir un sistema de "tota-fibra" veritablement estable i eficient, l'equip va dissenyar una fibra de nucli buit-anti-ressonant de doble-tub de cinc-tubs- amb mode-camp que coincideix amb la fibra-de nucli sòlid. Mitjançant l'optimització de la simulació, van determinar els paràmetres estructurals òptims i van extreure amb èxit fibra de nucli buit-ultra{9}}baixa-pèrdua. L'equip va superar els reptes de l'empalmament de fusió de baixa-pèrdua entre fibres de quars i de nucli-buit, la concordança de camps de mode i la tecnologia de limitació de fibra-d'alta-potència. Van aconseguir la primera transmissió làser de gran-distància-potència del món a través d'una estructura de nucli-buit-de fibra, mantenint una qualitat del feix gairebé-difraccional-limitada. Tant la potència transmesa com la distància representen els nivells més alts a nivell internacional.
"Tot i que la distància de transmissió de 2,45 quilòmetres està limitada per les longituds de fibra disponibles actualment, la tecnologia desenvolupada obre el camí per a una futura transmissió làser eficient a distàncies encara més grans", va dir Shi Jing.
L'autor corresponent, Chen Zilun, va assenyalar que, en comparació amb les fibres tradicionals de nucli-sòlid, la fibra de nucli buit-ultra{-pèrdua-de baixes pèrdues amplia la distància de transmissió flexible efectiva en dos ordres de magnitud. Aquest avenç proporciona suport tècnic per a aplicacions d'enginyeria de transmissió làser flexible de llarga distància-en entorns industrials, amb un ampli potencial en diversos camps. Per exemple, en el processament industrial, la transmissió làser flexible remota pot augmentar la distància entre els operadors i les zones de treball perilloses, millorant significativament la seguretat operativa. En la investigació científica, les fibres de nucli buit-poden capturar i accelerar partícules mitjançant la pressió de radiació, la qual cosa permet el desenvolupament de nous "sensors de partícules voladores" que funcionen a escala quilomètrica-.
"Tot i que els costos de la fibra buida-actualment superen els de les fibres convencionals, això es deu principalment a la seva naixent fase d'industrialització, caracteritzada per processos de fabricació complexos i marge per a la millora del rendiment. A mesura que la tecnologia madura, la producció augmenta i les cadenes industrials aigües amunt-avall es desenvolupen de manera sinèrgica, s'espera que la fibra buida entri a{3}} un cost sostingut. trajectòria, obrint el camí per al desplegament-a gran escala en aplicacions específiques d'alt-valor". Chen Zilun va afirmar que l'equip de recerca optimitzarà encara més les estructures de fibra, millorarà l'eficiència de l'acoblament, augmentarà la potència i la distància de transmissió i explorarà escenaris d'aplicació més amplis.
