大心径激光传能光纤解决激光应用“最后一米”问题

随着工业激光器输出功率的节节攀升，如何安全、高效、长距离和灵活地传输高能激光，成为推动激光技术在工业、科研及医疗等领域深入应用与发展的关键。而大芯径激光传能光纤技术，无疑是解锁激光精准触达应用场景“最后一米”的有效途径。

何为大芯径？即纤芯直径大于50μm，对比传统单模光纤芯径通常为9~10μm。为什么采用大芯径？大的纤芯直径可有效增大光纤模场面积，减小非线性效应并提高光束质量；最主要的，光纤可承受光功率和模场面积尺寸成正比，大芯径可有效提高光纤损伤阈值，故传能光纤采用大芯径结构成为必然。下面就简单介绍一下几种主要的大芯径激光传能光纤。

1、常规大芯径光纤

常规大芯径光纤，结构与传统单模光纤一样，由纤芯和包层两部分构成，其纤芯尺寸较大，为高纯度石英玻璃，包层材料可以选择塑料或高纯度掺氟（F）石英玻璃。塑料包层抗拉强度高、抗辐射能力强；掺F玻璃包层则具有较高的带宽，且损耗较低。

工业上，常规大芯径光纤是最常见的激光传能光纤类型，在材料表面热处理、激光焊接、激光切割等领域应用广泛。医疗上，由于大芯径光纤具有高能量传输、绝缘、可弯曲等特性，可应用于内窥镜激光碎石和前列腺治疗等方面。

常规大芯径光纤结构及其横截面图（来源：武汉长盈通光电）

2、大芯径特种结构匀化光纤

同常规大芯径光纤相比，大芯径特种结构匀化光纤，主要是纤芯的结构发生变化，不再是传统圆形，如矩形芯、方形芯、六边形芯、八边形芯、环形芯等，可以满足不同的应用场景需求。其独特的芯部结构，实现了匀化平顶光束的输出，相较于常规大芯径光纤输出的能量集中在中心的高斯光束，可以使激光与材料的作用更均匀，同时能量均匀分布的激光也提高了光纤整体的损伤阈值，在高端激光焊接、热处理、表面清洗、光刻及半导体晶圆加工等方面极具优势。

部分大芯径特种结构匀化光纤横截面图（来源：武汉长盈通光电）

3、微结构光纤

又称为光子晶体光纤，其横截面上有复杂的折射率分布，通常为周期性排列的掺杂玻璃材料或空气孔，有实芯和空芯两大类。这里重点介绍空芯微结构光纤，主要有空芯布拉格光纤、空芯光子带隙光纤和空芯反谐振光纤三种，其中空芯布拉格光纤主要用于传感领域，而空芯光子带隙光纤和空芯反谐振光纤，不仅在传感领域展现出非凡的潜力，还在能量传输、高速通信等多个前沿科技领域获得了广泛应用。

相较于实芯光纤，空芯光纤的纤芯为空气，这一特性赋予其低色散和低非线性效应的优势，从而保证了传输过程中能够维持较好的光斑输出质量。同时，其高损伤阈值更是为各种高功率激光应用提供了坚实的支撑。

典型的空芯光子带隙光纤和空芯反谐振光纤横截面图（来源：武汉长盈通光电）

小 结

随着光纤材料科学的深入研究和光纤制造技术的不断创新，激光传能光纤的性能日益优化，但更高的传输效率及更大的传输功率依然是其发展的主题，期待未来能看到更多高性能、低成本的激光传能光纤产品问世。

武汉长盈通光电，深耕特种光纤开发十余年，已形成包含保偏光纤、多模光纤、多芯光纤、匀化光纤、大芯径光纤、无源匹配光纤、光子晶体光纤、特殊环境用特种光纤等的系列光纤产品，覆盖通信、传感、激光、生物医疗、能源、航空航天等应用领域，并为客户提供定制化服务和应用解决方案。

长盈通激光光纤产品（来源：武汉长盈通光电）

来源：联盟单位长盈通光电