[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 空心光纤中的光纤熔断效应

摘要： 光纤熔断效应（FFE）是限制高功率/高强度/高脉冲能量激光辐射通过光纤传输的现象之一。该效应（或称光纤芯内光放电传播）最初在固态石英光纤中被观察到[1]，随后在包括微结构光纤在内的多种材质与结构的光纤中均有发现。近几十年发展的空芯光纤虽能传输高功率激光辐射，但近期研究证实此类光纤同样存在FFE现象[2]。本研究针对空芯转轮光纤（RF）中的光放电传播特性展开探究。其反射包层仅由单层毛细管构成[3]，图1(a,b)展示了实验所用RF1与RF2两种光纤的横截面图。所有实验用RF在1.06微米激光波长处均具有透光带。实验采用调Q锁模Nd:YAG固体激光器以获得足够高的光纤芯辐射强度——该激光辐射由纳秒级脉冲串中的皮秒脉冲（PP）组成：脉冲串持续130纳秒，单个PP脉宽100皮秒，重复频率76MHz，平均输出功率3W。激光可无显著扰动地注入并通过约50厘米长的RF传输，但当光纤输出端接触金属板时，会引发平均传播速度Vav约1米/秒的光放电现象。RF1的光纤二氧化硅结构在光放电通过后完全损毁，仅靠聚合物包层维持碎片连接；而支撑管厚度加倍的RF2在光放电后仍可保持整体结构供检测。研究发现Vav值显著受实验过程中RF是否覆盖聚合物?；げ阌跋欤何窗补庀说腣av可达包覆光纤的约3倍（约3米/秒，见图1e）。每个PP在RF2中会留下长约100微米的毛细管损毁区指纹，这些区域间隔约100微米未损毁毛细管（图1c）；而未包覆的RF2（图1d）中PP脉冲串指纹间距达1毫米，这进一步推高了Vav值。