本室研究生唐玮（第一作者）和王训四研究员(通讯作者)等在期刊Optics & Laser Technology(IF 5.0)上发表了题为“Highly flexible liquid light guide rod for extended-spectrum and high-power mid-infrared laser delivery”的研究论文。

       文章链接：https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2026.114997

       高功率中红外（MIR）激光器在医疗、工业和国防领域至关重要，但通过棒状波导器件实现其高效稳定传输仍面临技术挑战。尽管氟化物和硫系光纤能提供低损耗的中红外传输，却存在激光损伤阈值有限及机械强度不足的问题。增大光纤直径虽可通过降低功率密度缓解端面损伤，但玻璃材料固有的脆性严重限制了其柔韧性，阻碍了在复杂布线环境中的实际应用。这凸显了开发大直径、高柔性且能稳定传输高功率MIR的光波导的迫切需求。液芯光导棒通过将高折射率液芯与低折射率固体包层结合，为实现高热损伤阈值与卓越机械适应性提供了可行路径。然而，传统有机液体在3μm以上波段的强烈振动吸收特性，使其无法应用于中远红外领域。

图1. 制备过程：（a）工艺流程；（b）封装示意图；（c）制备样品及端面照片。

       在本研究中，我们开发了一种新型无机液态芯光导棒，成功克服了上述局限性。该波导采用砷-硫-硒-碘体系的液态硫系玻璃作为芯材，兼具宽中红外透射性、高折射率和优异的热稳定性。将其与柔性聚合物包层结合，我们制备出具备宽带中红外传输能力的机械强韧导光棒，如图1所示。

       该器件将液态光导棒的工作波段拓展至4μm以上，并展现出稳定的高功率传输能力。在1.55 μm、2.94 μm和4.5 μm波长下，我们系统性地表征了液态光导棒的光功率传输性能。特别侧重于量化弯曲半径对4.5 μm波长下输入-输出效率的影响。图2(a)展示了相关测量实验装置，图2(b)至2(h)则展示了具有代表性的弯曲构型。

图2. (a) 功率传输测试实验装置示意图。不同弯曲半径下的导光棒图片：(b) 53.5cm；(c) 26.7cm；(d) 17.8cm；(e) 8.9cm；(g) 5.3cm；(h) 1.4cm。

       如图3所示，在1.55、2.94和4.5μm波段的功率测试中，其可靠传输功率高达8.7W且无损伤。在直线或轻微弯曲状态下，导光棒稳定输出功率达3.95W，对应整体传输效率为45%。即使弯曲半径缩小至1.4厘米，输出功率仍保持在2.37W，传输效率达27.3%。图3(e)展示了典型弯曲状态下4.5μm波长输出功率随时间变化。在所有情况下，输出功率在达到稳定后均保持近乎恒定。这些结果证实了即使在严苛弯曲条件下，该材料仍能实现瓦级中红外功率的稳定高效传输,而尺寸相近的传统固态玻璃光纤在此情况下通常会遭受严重弯折损耗或机械失效。

图3. 液态光导棒的光功率传输特性：(a) 1.55 μm；(b) 2.94 μm；(c) 4.5 μm；(d) 4.5 μm高功率传输时的表面温度分布；(e) 不同弯曲半径下4.5 μm波长输出功率稳定性 （平均功率P̄与均方根偏差）