这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告：
本研究的主要作者包括M. A. Cooper、J. Wahlen、S. Yerolatsitis等，研究机构主要来自美国中佛罗里达大学的光学与光子学学院（CREOL, The College of Optics and Photonics, University of Central Florida），以及Coherent公司和佛罗里达理工学院等。该研究于2023年10月发表在期刊《Optica》上。
本研究的主要科学领域是高功率激光传输技术，特别是通过空心光纤（Hollow-Core Fiber, HCF）实现千瓦级单模窄线宽激光的传输。传统固体芯光纤在高功率传输中存在非线性效应（如Kerr效应、受激拉曼散射（Stimulated Raman Scattering, SRS）和受激布里渊散射（Stimulated Brillouin Scattering, SBS））的显著限制，这些效应限制了单模窄线宽激光的传输功率。反谐振空心光纤（Antiresonant Hollow-Core Fiber, AR-HCF）因其极低的非线性效应和高损伤阈值，为高功率激光传输提供了新的可能性。然而，迄今为止，尚未有关于通过空心光纤实现千瓦级单模窄线宽激光传输的报道。因此，本研究旨在探索AR-HCF在千瓦级功率下的性能，并展示其在高功率激光传输中的潜力。
研究分为以下几个主要步骤：
光纤设计与制备
研究团队采用堆叠拉制法（Stack-and-Draw Method）制备了低损耗的五管嵌套反谐振空心光纤（Five-Tube Nested AR-HCF），光纤在1080 nm波长下的损耗为0.79 dB/km。光纤设计通过有限元法（Finite Element Method, FEM）进行模拟，以确保其单模传输性能和高阶模损耗。
实验设置与激光传输
实验采用了一个未偏振的连续波（Continuous Wave, CW）光纤激光放大器系统，能够产生最高2315 W的激光功率，线宽为86 GHz。激光通过自由空间耦合进入五管嵌套AR-HCF，耦合效率高达98%。光纤的输入端和输出端分别进行了优化，以确保高功率传输的稳定性。
高功率传输测试
研究分别在6.25米和104.5米长的光纤上进行了高功率传输测试。测试中，激光功率逐步增加，每增加约220 W后暂停120秒，以监测热漂移并确保功率计的稳定。实验还记录了光纤的温度变化，确保其在安全范围内。
光束质量与光谱分析
研究团队使用光束分析仪（Beam Profiler）和光学频谱分析仪（Optical Spectrum Analyzer, OSA）对输出光束的质量和光谱进行了详细测量。光束质量通过M²参数进行评估，光谱分析则用于检测非线性效应（如SRS和SBS）的出现。
高功率传输性能
在104.5米长的光纤上，研究团队成功传输了2.2 kW的激光功率，输入线宽为86 GHz，传输效率高达95%，输出光束质量M²为1.03，接近衍射极限。此外，在线宽为38 GHz的情况下，光纤也成功传输了1.7 kW的功率。
非线性效应分析
实验中没有观察到玻璃材料引起的非线性效应（如SRS和SBS），但在高功率下，输出光谱中出现了离散的频率峰，这些峰源于光纤核心中大气氮气的旋转SRS效应。这一现象首次在千瓦级功率下被观察到。
光纤长度与功率阈值
研究还计算了光纤在避免氮气SRS效应下的最大长度。通过实验数据，研究团队估计了SRS的功率阈值，并推导出在传输2.3 kW激光时，光纤的最大长度为63.6米。
本研究首次展示了通过反谐振空心光纤实现千瓦级单模窄线宽激光的高效传输，传输效率高达95%，且输出光束质量接近衍射极限。这一成果为高亮度窄线宽光纤传输系统的发展铺平了道路，有望在精密加工、非线性科学、定向能量传输等领域得到广泛应用。此外，研究还揭示了大气氮气在高功率传输中的非线性效应，为未来光纤设计和优化提供了重要参考。
创新性
本研究首次实现了通过空心光纤传输千瓦级单模窄线宽激光，填补了该领域的技术空白。
高传输效率与光束质量
研究展示了高达95%的传输效率和接近衍射极限的光束质量，为高功率激光传输提供了新的解决方案。
非线性效应的新发现
研究首次观察到千瓦级功率下大气氮气的旋转SRS效应，为未来光纤设计和应用提供了新的研究方向。
研究还探讨了通过真空或非拉曼活性气体（如氩气）填充光纤核心来抑制非线性效应的可能性，并提出了利用这一效应开发新型高功率气体填充光纤激光器的潜在应用。
通过本研究，反谐振空心光纤在高功率激光传输中的潜力得到了充分验证，为相关领域的技术发展提供了重要的理论和实验基础。