光纤传输系统在超快激光加工中的应用研究

邹兆安，崔庞博，朱文宇，麻丁龙

（ 1. 中国航发西安航空发动机有限公司，陕西西安 710100；2. 中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西西安710119；3. 西安中科微精光子制造科技有限公司，陕西西安710119 ）

超快激光以脉冲宽度低、瞬时功率高的特点应用于材料加工，扮演着创新尖兵的角色，引领制造技术进入激光制造的新时代，极大地提升了传统制造业的水平，也带来产品设计、制造工艺和生产观念的巨大变革[1-4]。 随着超快激光应用的不断扩展，对其使用的安全、高效和灵活需求不断增强，这对复杂系统的集成简化、增强系统的可靠性与实用性提出要求[5]。 但对于超快激光，目前的传输方式大部分仍是由反射镜及具有折返功能的镜片组成的光学传输系统， 这种传输模式对外界环境要求高，且每个光学元件都有相对固定的位置，同时超快激光器的峰值功率高，传统的光纤无法实现超快激光的柔性传输[6-8]。

根据导光机制划分，可以将空芯微结构光纤分为两类：一类是利用光子带隙效应来导光的空芯光子晶体光纤（hollow core photonic crystal fibers，HCPCF）[9]，其导光原理、表面模、纤芯小、石英壁中的高能量耦合比例及表面散射损耗等问题限制了其无法应用于高功率激光传输、非线性频率转换与超低损耗传输等；另一类是通过泄漏模导光的空芯反谐振光纤 （hollow core anti-resonant fiber，HC-ARF），这类光纤的研究最早源于2002 年Benabid 等[10]提出的Kagome 包层结构的空芯光纤， 该光纤包层虽是周期排列的空气孔，但不具有光子晶体光纤的完整带隙特性。……