Lasertransmission i faste-kernefibre kæmper for samtidig at opretholde høj strålekvalitet og høj effekt, hvilket i høj grad begrænser dens industrielle anvendelser. For nylig opnåede et forskerhold fra Nanhu Light Laboratory ved National University of Defense Technology i samarbejde med relevante institutioner den første- nogensinde effektive og stabile al-fibertransmission af en 2kW høj-laser over en ultra-lang afstand på 2,45 kilometer ved hjælp af hulfiber{{8}. Dette gennembrud markerer overgangen af-kraftig, lang{11}}energitransmission via hul-kernefiber fra teoretisk udforskning til praktisk ingeniørmæssig anvendelse.
I de seneste år er efterspørgslen efter fleksibel,-langdistancetransmission af-højeffektlasere vokset markant. Traditionelle faste-kernefibre kan dog kun transmittere 5kW effekt over 20 meter, og transmissionsafstanden falder til kun 3 meter ved 8kW-langt under industrielle krav. Sammenlignet med faste-kernefibre giver hule-kernefibre fordele såsom lav latenstid, lavt tab og lave ikke-lineære koefficienter. Eksisterende lasertransmissionssystemer med høj-effekt, der bruger hule-kernefibre, er dog primært afhængige af optiske komponenter som linser, hvilket gør dem modtagelige for miljøpåvirkninger og resulterer i dårlig stabilitet. Derfor er udvikling af fuldt fiber-koblet teknologi nøglevejen til at konstruere stabile, kompakte og praktiske fiberlasersystemer med hul-kerne.
Dr. Shi Jing, avisens første forfatter, forklarede, at for at opnå et virkelig stabilt og effektivt "helt-fiber"-system, designede teamet en fem-rør dobbelt-indlejret anti-resonans hul-kernefiber med tilstand-feltmatching til fast-kernefiber. Gennem simuleringsoptimering bestemte de de optimale strukturelle parametre og trak med succes ultra-lavt-tab hul-kernefiber. Teamet overvandt udfordringerne inden for fusionssplejsning med lavt-tab mellem kvarts og hule-kernefibre, funktionsfelttilpasning og høj-fiberende{16}}afslutningsteknologi. De opnåede verdens første langdistance-high{19}}lasertransmission gennem en helt-hul fiber-kernestruktur, der bibeholdt næsten-diffraktion-begrænset strålekvalitet. Både den transmitterede effekt og afstand repræsenterer de højeste niveauer internationalt.
"Selvom transmissionsafstanden på 2,45 kilometer er begrænset af aktuelt tilgængelige fiberlængder, baner den udviklede teknologi vejen for fremtidig effektiv lasertransmission over endnu større afstande," sagde Shi Jing.
Den korresponderende forfatter Chen Zilun bemærkede, at sammenlignet med traditionelle faste-kernefibre forlænger den ultra-lave-hule-kernefiber den effektive fleksible transmissionsafstand med to størrelsesordener. Dette gennembrud giver teknisk support til tekniske applikationer med fleksibel-langdistance lasertransmission i industrielle omgivelser med et bredt potentiale på tværs af flere felter. Inden for industriel forarbejdning kan fjernfleksibel lasertransmission f.eks. øge afstanden mellem operatører og farlige arbejdszoner, hvilket væsentligt forbedrer driftssikkerheden. I videnskabelig forskning kan hule-kernefibre fange og accelerere partikler via strålingstryk, hvilket muliggør udviklingen af nye "flyvende partikelsensorer", der opererer i kilometer-skaladimensioner.
"Selvom omkostningerne til hul-kernefiber i øjeblikket overstiger omkostningerne for konventionelle fibre, stammer dette primært fra dens begyndende industrialiseringsfase, karakteriseret ved komplekse fremstillingsprocesser og plads til udbytteforbedringer. Efterhånden som teknologien modnes, opskaleres produktionen, og opstrøms-nedstrøms industrikæder udvikler synergistisk, nedadgående{3} omkostninger til hule fibre,{3} baner vejen for stor-implementering i specifikke-applikationer med høj værdi." Chen Zilun udtalte, at forskerholdet yderligere vil optimere fiberstrukturer, forbedre koblingseffektiviteten, øge transmissionseffekten og afstanden og udforske bredere anvendelsesscenarier.
