本室研究生吴煜（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OPTICS EXPRESS (IF3.3)上发表了题为“Mid-Infrared chalcogenide all-solid Kagome fiber with large mode field area and high beam quality”的研究论文(Optics Express, 33(22): 46507-46516 (2025))。

       文章链接：https://doi.org/10.1364/OE.577686

       最近的进展将中红外（MIR）高功率光纤激光器，特别是那些工作在3-5微米范围内的激光器，推向了技术创新的前沿。它们在非线性成像显微镜、医用激光手术、激光吸收光谱学和光声光谱学中的广泛应用是这一快速发展的主要推动力。然而，MIR光纤激光器的进一步功率缩放仍然受到几个挑战的阻碍。其中最主要的是非线性效应和模式不稳定性,这是发展超快光纤激光器的两个主要障碍。

       减轻非线性效应的常用策略是扩大模场面积，从而降低光纤芯内的功率密度。然而，大模面积（LMA）光纤不可避免地支持多模传播，这可能在高平均功率下引发模式不稳定，导致光束质量严重下降。Kagome型光子晶体光纤以其大模区、低散射损耗和宽带宽而闻名，已成为一种有前途的解决方案。然而，空心芯结构阻碍了高功率激光产生所必需的稀土离子的掺入，并且光纤在强激光传输下容易坍塌和损坏，这两者都限制了它们在实际高功率传输系统中的应用。

图1. 光纤示意图：(a) AS-KF 的横截面; (b) 基质玻璃的折射率曲线。

       在这里，我们介绍了一种无节点的全固态硫系 Kagome 光纤（AS-KF），通过有效抑制高阶模式，确保了稳定的宽带单模引导。数值模拟和实验结果表明，在1.55μm和4.5μm处，近场强度几乎完美符合高斯分布，并且在中红外波段的平均模式场面积超过1400 µm²。这些结果表明，AS-KF 光纤在保持卓越的光束质量的同时，具有在中红外波段进行高功率传输的卓越潜力。

图2. (a) 近红外光束光斑测量平台; (b) 4.5µm处的光束质量; (c) 4.5µm近场LP₀₁强度; (d) 有效模面积与波长的关系。

图3. 不同模式在1.31μm和1.55μm处的光纤损耗以及1.31μm处高阶模式的消光比（高阶模式损耗值为估算值）。