近日，我室硕士研究生冯杰（第一作者）、焦凯讲师（共同通讯作者）和王训四研究员（共同通讯作者）等在期刊Journal of Lightwave Technology (IF=4.8)上发表了题为“ Mid-Infrared Low-Loss Large-NA GRIN Fiber via Periodic-layered Chalcogenide Glasses ”的研究论文（43（2025）9414）。

       文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11131467

       梯度折射率光纤（GRIN）已在光通信、光学相干断层扫描（OCT）、空间光束自清洁及其他集成红外光学系统中得到广泛应用。例如，采用GRIN光纤作为光学聚光元件的内窥镜OCT探头，其性能参数直接决定了系统成像分辨率，对狭小空间中材料微裂纹的无损快速检测具有关键作用。然而，石英GRIN光纤的窄透光窗口和小数值孔径严重制约了光纤OCT探头分辨率的提升。于是，本研究针对中红外GRIN光纤无法实现大数值孔径、折射率分布轮廓难以精准调控以及低损耗制备技术缺乏难题展开研究，创新性提出多层周期结构的等效折射率光纤设计方案，以实现精准可控的大数值孔径梯度折射率轮廓以及低损耗光纤的制备。

       该结构设计基于有效介质理论（EMT），并通过隔离挤出技术精密实现。此类光纤结构不仅具备高数值孔径（NA=1.448），更展现出对折射率梯度分布精准调控的独特特性。此外，我们分析了等效折射率层的关键参数（如折射率、周期厚度及分布函数x, x², x⁴），并揭示了这些参数与折射率分布曲线间的强关联性。最后，我们探讨了制造具有多层周期结构的渐变折射率光纤的可行性，以及通过实验测得该光纤能产生自聚焦效应，其结果与仿真数据高度吻合。本研究成果为渐变折射率光纤在光通信、生物医学、光束自清洁及各类红外光学系统中的应用提供了坚实支撑。

图1光纤结构设计与仿真。(a)光纤端面折射率等效示意图（白色为高折射率材料，粉色为低折射率材料），(b)具有二元折射率分布曲线(n₁和n₂)的多层周期结构，等效于具有径向递减折射率分布曲线(n₂到n₁)的结构，(c-f)不同芯径（d=5,10,15,20μm）下三种折射率的径向分布图。

图2光纤性能测试。(a)光纤端面，(b)输出光场，(c)节距，(d)有效模直径，(e)LP₀₁模式占比。