《量子电子学报》 2020年第三期封面文章：

Huang Yuan, Ma Xiaoyu, Rao Changhui. Research of fiber coupling system based on compound 

parabolic concentrator[J]. Chinese Journal of Quantum Electronics, 2020, 37(3): 309-313. 

          近年来，光纤激光器因抽运效率高、散热好、输出光束质量高、结构简单、体积小等优点，在工业和军事国防等领域的应用愈发广泛。

  将多个小功率半导体激光器的输出光进行合束之后作为抽运光耦合进有源掺杂光纤，光纤激光器可以生成高功率激光。为保证输出光束质量，有源掺杂光纤的纤芯一般较细，合束光很难聚焦到其芯部，因此需要一个高效率耦合系统。 

   常用的耦合系统采用分离透镜耦合法，即通过分离光学元件构建出共轴、准直与聚焦耦合系统实现输入和输出光纤之间高效耦合，一般会使用一些具有特殊形状、较高加工精度的支承件来固定各种光学元器件，成本相对较高且尺寸较大。此外，透镜有像差，压缩后的光束若想发散角小，其尺寸就会大；若想尺寸小，其发散角必然大，耦合效率就会受到限制。

   为了解决使用双透镜组来进行耦合时因像差而导致的抽运光与掺杂光纤的耦合效率受限、耦合系统的尺寸较大且较复杂等问题，来自中国科学院光电技术研究所的研究人员提出利用复合抛物面聚光器作为耦合系统的方法。相关研究结果发表于《量子电子学报》2020年第三期，并被选为封面文章。

   研究人员将传统耦合系统中的双透镜组合用基于非成像光学的复合抛物面聚光器（以下简称CPC）代替，经过CPC耦合系统之后，抽运光束的尺寸大大降低到与有源掺杂光纤的纤芯尺寸相匹配，并且能量大部分集中在有源掺杂光纤的数值孔径角度范围内，可以提高耦合效率。

   CPC聚光的原理是：当光线从0°到某一最大角度范围内进入CPC时，所有以最大角度入射的光线会被CPC的反射内壁反射最多一次后，从CPC出射口的边缘射出，那么以小于最大角度入射的光线都会被反射或者直射到出射口内，从而实现压缩光束尺寸的目的。

   通过仿真分析，复合抛物面聚光器可以将双透镜组的耦合效率提高大约15%。此外，由于复合抛物面聚光器入射口径较大，简化了光束对接，可以有较大的装调公差，减少调整时间，降低成本。

课题组介绍 

   中国科学院光电技术研究所饶长辉研究员带领的先进光学仪器研究团队是中科院自适应光学重点实验室的四大科研团队之一，主要从事光学、机械、电子等方面的前沿技术研究、装调、算法设计、试验示范以及产业化推广工作。目前设有5个研究方向：高精度波前检测、光子雷达、超分辨力光学成像、医学光学和太阳能综合利用。“团队”由“中科院科技进步一等奖”、“国家科技进步三等奖”、“中国科学院杰出成就奖”获得者饶学军研究员牵头，承担国家科技计划、国家专项计划、国家自然基金、中科院前沿计划以及省部级等科研课题30余项，发表学术论文50余篇（SCI收录超过20篇），申请专利100余项（获得授权超过70项），获得省部级以上奖励10余项。团队立足于全国光电产业的发展，与重庆绿色智能研究院、国家天文台、云南天文台、上海技术物理研究所、电子科技大学、国防科技大学等国内单位开展了广泛的科研合作。此外，团队积极开展国际科研合作与交流，先后与美国的耶鲁大学、智利的智利大学以及中科院南美天文中心（智利）建立了良好的合作关系。