UNIVERSITY OF SOUTHAMPTON近年来，空心光纤损耗的减少使其在通信应用中具有吸引力。近日发表在《自然光子学》中描述的一种空心光纤可以将一千瓦的激光功率传输到一公里之外。这一发展标志着需要高功率激光束的精密加工迈出了一大步。标准光纤，无论是用于通信还是用于机械加工，都是通过在实心玻璃芯内捕获沿其长度瞄准的光，该芯由折射率较低的玻璃包层包围。任何到达包层边界的光都会通过全内反射完美反射到纤芯中。穿过光纤的光只会因光子的散射和吸收而丢失。如果核心是纯二氧化硅，则波长接近1.55微米时的损耗（光纤信号的选择波长）小于每公里0.2分贝。换句话说，进入100公里长的这种光纤的1%的光是从另一端射出的，这对于远距离通信来说仍然足够好。相比之下，空心光纤由围绕充气中心的玻璃包层制成。周围玻璃管的折射率高于空气的折射率，这意味着通常情况下，空心光纤中的光会从空气中泄漏到玻璃中。防止这种情况发生的诀窍在于沿着玻璃管内部塑造精细的结构，使其远离光的波前。为此，英国南安普顿大学光电研究中心的Francesco Poletti团队设计了他们称之为嵌套式抗共振无节点光纤（nested antiresonant nodeless fiber，NANF）。这些光纤具有平行的玻璃管，这些玻璃管围绕充气纤芯内部隔开，每个玻璃管内嵌套有另一根玻璃管。管子表面弯曲远离空心芯的中心，以避免共振，从而使光线泄漏到玻璃中。这些管子的侧面也不接触，这样可以防止节点也会让光从空心中漏出。利用NANF设计，研究小组制作了一种中空纤维，在1.55微米处每公里的损耗仅为0.174分贝。他们在3月份的光纤通信会议上宣布了他们的成就（该会议由IEEE共同主办）。这接近了实心光纤有史以来的最低损耗。除此之外，它对通信的关键吸引力在于，光以每秒300000公里的速度通过中空核心，比光在玻璃中的速度快50%，这减少了延迟。光纤在激光加工中也很有用。精密加工要求将激光功率集中在非常小的点上，达到非常高的水平。然而，增加激光器的功率也会将电磁场增加到极高的水平，从而使光的路径发生弯曲。如果功率足够大，则会损坏光纤的玻璃本身。光通过玻璃的距离越远，产生的非线性效应越强，问题就越严重。高功率光纤激光器可以将光聚焦成仅10-16微米宽的紧密聚焦光束，但仅通过几十米的玻璃纤维后，千瓦级的光束就扭曲得无法进行精细加工。
