维度网讯，俄罗斯研究团队建立了一个计算机模型，展示了多芯光纤激光器的工作机制，并揭示了如何获得更窄、更稳定的光谱。计算结果显示，当光波导紧密排列、光在它们之间自由流动时，多条谱线会合并为一条，谱线宽度比波导分离时窄了近十倍。

光纤激光器由带有纤芯的细玻璃纤维构成，光在其中传播。这类设备常用于金属切割与焊接、医疗器械以及数据传输系统。为提升功率，通常需提高泵浦功率并扩大纤芯，但这一做法会引发光束成丝和自聚焦等不良效应，甚至导致光纤损坏。

多芯光纤由多个光波导组成，能够获得更高功率。每个纤芯内部设有布拉格光栅，可在特定波长反射光并增强其强度。然而，由于光栅之间存在细微差异，这些光波导工作不一致，导致光谱变宽且不稳定，难以聚焦。

此前，来自俄罗斯科学院西伯利亚分院自动与电学测量研究所（Institute of Automation and Electrometry SB RAS）和新西伯利亚国立大学（Novosibirsk State University）的研究人员发现了光谱“塌缩”效应：当纤芯紧密排列时，光开始在其间转移，多条谱线变为一条窄线。但此前缺少解释并控制这一过程的模型。

在新研究中，科学家构建了一个模型，将光纤的不均匀性、噪声、非线性效应及布拉格光栅参数纳入考虑。研究人员比较了两种情况：第一种，光波导间距为28微米，耦合较弱，光不在纤芯间转移；第二种，间距缩短至17微米，耦合增强。

第一种情况下，模型显示出七条独立谱线，总光谱宽度在0.3至0.7纳米之间。第二种情况下，谱线合并为一条，宽度约为0.07纳米。这些数据与实验结果吻合。该效应源于纤芯紧密排列时光的自由转移，使所有光波导在同一波长发光；纤芯越多，耦合越强，光谱就越窄越稳定。

项目负责人、物理数学博士、俄罗斯科学院院士及自动与电学测量研究所所长谢尔盖·巴宾（Sergey Babin）指出，此类激光器可用于精密材料加工、光纤通信、医学和光谱学。据谢尔盖·巴宾称，若将纤芯数量增至19个，可得到更窄的谱线。他表示，未来计划开展新计算与实验，并与工业合作伙伴讨论应用。该研究得到俄罗斯科学基金会（Russian Science Foundation）的支持，相关成果发表在《高功率激光科学与工程》（High Power Laser Science & Engineering）期刊上。