솔리드 코어 광섬유의 레이저 전송은-높은 빔 품질과 높은 출력을 동시에 유지하는 데 어려움을 겪어 산업 응용 분야를 심각하게 제한합니다. 최근 국립국방기술대학교 Nanhu Light Laboratory의 연구팀은 관련 기관과 협력하여 중공-코어 광섬유를 사용하여 2.45km의 초장거리에 걸쳐 2kW 고{5}}전력 레이저의 효율적이고 안정적인 전체{3}}광 전송을 최초로 달성했습니다. 이 획기적인 발전은 중공 코어 섬유를 통한 고전력, 장거리{11}}에너지 전송이 이론적 탐구에서 실제 엔지니어링 응용으로 전환되었음을 의미합니다.
최근 몇 년 동안 고출력 레이저의 유연한-장거리 전송-에 대한 수요가 크게 증가했습니다. 그러나 기존의 솔리드{3}}코어 광섬유는 20미터 이상에서 5kW 전력만 전송할 수 있으며, 전송 거리는 산업 요구 사항에 훨씬 못 미치는 8kW에서 단 3미터로 급락합니다.- 솔리드-코어 섬유와 비교하여 중공-코어 섬유는 낮은 지연 시간, 낮은 손실, 낮은 비선형 계수와 같은 이점을 제공합니다. 그러나 중공-코어 섬유를 사용하는 기존의 고출력 레이저 전송 시스템은 주로 렌즈와 같은 광학 부품에 의존하므로 환경 영향에 취약하고 안정성이 떨어집니다. 따라서 완전한 광섬유-결합 기술을 개발하는 것은 안정적이고 컴팩트하며 실용적인 중공-코어 광섬유 레이저 시스템을 구축하는 핵심 경로입니다.
논문의 첫 번째 저자인 Shi Jing 박사는 진정으로 안정적이고 효율적인 "모든{1}}광섬유" 시스템을 달성하기 위해 팀이 솔리드 코어 광케이블과 일치하는 모드-필드를 갖춘 5{2}}튜브 이중-중첩 반공진 중공{5}}코어 광케이블을 설계했다고 설명했습니다. 시뮬레이션 최적화를 통해 최적의 구조 매개변수를 결정하고 초-손실-중공 코어 광섬유를 성공적으로 끌어냈습니다. 팀은 석영과 중공-코어 섬유 사이의 저손실-융합 접속, 모드 필드 매칭 및 고전력 섬유 엔드-캡핑 기술의 문제를 극복했습니다. 그들은 거의-회절-제한된 빔 품질을 유지하면서 전체-섬유 중공-코어 구조를 통해 세계 최초의 장거리-고출력 레이저 전송을 달성했습니다. 전송된 전력과 거리 모두 국제적으로 최고 수준을 나타냅니다.
Shi Jing은 "2.45km 전송 거리가 현재 사용 가능한 광섬유 길이에 의해 제한되지만 개발된 기술은 훨씬 더 먼 거리에 걸쳐 미래의 효율적인 레이저 전송을 위한 길을 열어줍니다."라고 말했습니다.
해당 저자인 Chen Zilun은 기존의 솔리드{0}}코어 광케이블과 비교하여 초-손실-중공{3}}코어 광케이블이 유효하고 유연한 전송 거리를 두 자릿수까지 확장한다고 언급했습니다. 이 획기적인 기술은 여러 분야에 걸쳐 광범위한 잠재력을 지닌 산업 환경에서 장거리 유연한 레이저 전송의 엔지니어링 응용 분야에 대한 기술 지원을 제공합니다. 예를 들어, 산업 가공에서 유연한 원격 레이저 전송은 작업자와 위험한 작업 구역 사이의 거리를 늘려 작업 안전성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 과학 연구에서 중공-코어 섬유는 복사 압력을 통해 입자를 포착하고 가속할 수 있으므로 킬로미터-규모 크기에서 작동하는 새로운 "비행 입자 센서"를 개발할 수 있습니다.
"현재 중공{0}}코어 비용은 기존 섬유의 비용을 초과하지만 이는 주로 제조 공정이 복잡하고 수율 개선의 여지가 있는 초기 산업화 단계에서 비롯됩니다. 기술이 성숙하고 생산 규모가 확대되고 업스트림-다운스트림 산업 체인이 시너지 효과를 발휘하여 발전함에 따라 중공{3}}코어 섬유 비용은 지속적인 하향 궤도에 진입하여 특정 고가치 분야에서 -대규모 배포의 길을 열게 될 것으로 예상됩니다. 응용 프로그램." Chen Zilun은 연구팀이 섬유 구조를 더욱 최적화하고 결합 효율을 향상시키며 전송 전력 및 거리를 늘리고 더 광범위한 응용 시나리오를 탐색할 것이라고 말했습니다.
