Как ввести лазерный пучок в 100 КВт (или выше) в одномодовое волокно

How to channel 100 kW (or more) of laser light through a single-mode fiber
Источник

Due to decades of technical refinement, today's best single-mode silica optical fiber has incredibly low optical loss; for example, Corning's commercial SMF-28 ULL fiber has an attenuation of only 0.17 dB/km at a 1550 nm wavelength. If you could see light at 1550 nm, this would mean a slab of this Corning silica 10 km thick would appear mostly transparent to you, as the slab would be transmitting more than two thirds of the light entering it.	Благодаря десятилетиям технических изысканий лучшее одномодовое кварцевое оптическое волокно сегодня имеет невероятно низкие оптические потери; например, коммерчески выпускаемое волокно компании Corning  - SMF-28 ULL- имеет затухание всего лишь 0,17 дБ/км на длине волны 1550 нм. Если бы вы могли видеть свет на 1550 нм, это бы означало, чтоплита этого кварца от Corning толщиной 10 км показалась бы вам совершенно прозрачной, так как эта плита пропускала бы более двух третей падающего на нее света.
Even at other near-IR wavelengths, such as common fiber laser wavelengths around 1 µm, solid silica does a superb job of transmitting light. For delivery of very high-power laser light, though, silica can fall short, failing or causing deleterious nonlinear effects at high-enough optical power densities.	Даже в других ближних ИК-областях, таких, как обычные для волоконного лазера длины волн около 1 мкм, твердый кварц выполняет превосходную работу по передаче света. Однако для передачи очень мощного лазерного излучения кварц может не подойти, в виду возникновения нежелательных нелинейных эффектов при достаточно больших плотностях оптической мощности.
So how can silica's performance be exceeded? One way would be through hollow-core optical fiber, which theoretically does not have the transmission limitations of solid silica. The problem is that light has a hard time staying out of the solid or structured outer fiber cladding that must be used to confine the light in a hollow fiber.	Итак, как можно улучшить характеристики кварца? Одним из способов  может быть использование полых оптических волокон, которые теоретически не имеют ограничений передачи твердого кварца. Проблема в том, что свет трудно удержать подальше от твердой или структурированной внешней волокна оболочки, которая должна использоваться, чтобы ограничить свет в полом волокне.
Two possible forms of hollow optical fiber are photonic bandgap fibers (PGBFs), which are familiar to readers of Laser Focus World, and hollow-core anti-resonant fibers (HC-ARFs), which use a combination of inhibited coupling to cladding modes and antiresonance to keep the light out of the cladding. So far, neither of these types has equaled the best silica fibers in transmittance.	Две возможные формы полого оптического волокна - это фотонные волокна с запрещенной зоной (PGBFs), которые знакомы читателям Laser Focus World, и полые анти-резонансные волокна (HC-ARFs), которые используют комбинацию подавления связи с модами оболочки и антирезонанса, чтобы отвести свет от оболочки. До сих пор ни один из этих типов не сравнился по пропусканию с  лучшими кварцевыми волокнами.
Making nonlinear optical effects negligible Now, Francesco Poletti of the Optoelectronics Research Centre at the University of Southampton (Southampton, England) has shown, at least theoretically, that a type of single-mode HC-ARF could do as well as or better than the best solid silica fibers in transmission, while at the same time channeling 99.995% of the light within its hollow core, resulting in very high nonlinear and damage thresholds.	Сделать нелинейные оптические эффекты ничтожно малыми Недавно Франческо Полетти из научно-исследовательского центра оптоэлектроники в Университете Саутгемптона (Southampton, Англия) показал, по крайней мере теоретически, что тип одномодового HC-ARF может быть таким же или даже лучше, чем лучшие твердые кварцевые волокна по пропусканию, и в то же время  99,995% проводимого света находится в пределах его полой сердцевины, что приводит к очень высоким порогам  нелинейности и повреждения.
So if 100 kW of laser light were traveling through a 1 km length of this fiber, only 5 W of the light would even enter the glass cladding at all, with only a minuscule fraction of the 5 W being absorbed. The HC-ARF fiber geometry he proposes looks like this (blue is silica glass, white is air):	Так что, если бы  лазерный луч мощностью в 100 кВт прошел бы 1 км длины этого волокна, всего лишь 5 Вт света прошлобы через стеклянную оболочку и только мизерная часть в 5 Вт поглотилась бы. Геометрия HC-ARF волокна, предложенного им, выглядит следующим образом (синий - кварцевое стекла, белый - воздух):
The difference between this and previous HC-ARF geometries is the second, smaller circle within each of the circular structures. The fiber would have a 3 dB bandwidth of about 600 nm and a 0.15 dB/km (or lower) loss at 1600 nm.	Разница между этой и предыдущими HC-ARF геометриями во втором меньшем круге в каждой из кольцевых структур. Волокно может иметь полосу пропускания 3 дБ н около 600 нм и потери в 0,15 дБ / км (или ниже) на 1600 нм.
Other potential uses of this fiber include data transmission, interferometry, and mid-IR gas spectroscopy. The simplicity of the fiber geometry relative to that of PBGFs should make this fiber as easy or easier to fabricate than PBGFs.	Другие потенциальные применения этого волокна включают в себя передачу данных, интерферометрию и газовую спектроскопию среднего ИК-диапазона. Простота геометрии волокна по сравнению с геометрией PBGFs должна сделать это волокно простым в изготовлении, или более простым, чем PBGFs.