近日，國際頂尖光學(xué)期刊《Light:Science&Applications》發(fā)表了德國耶拿大學(xué)與萊布尼茨光子技術(shù)研究所MarkusA.Schmidt教授團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)重要研究成果。該團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了全光纖集成、快速響應(yīng)且免對(duì)準(zhǔn)的空間焦點(diǎn)遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)調(diào)控，為光學(xué)操控、精密加工及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域提供了革命性工具。

    核心設(shè)計(jì)：超構(gòu)光纖與全息鏡的協(xié)同機(jī)制
    此項(xiàng)研究的核心在于提出“超構(gòu)光纖”這一全新概念。具體而言，研究團(tuán)隊(duì)通過3D納米打印技術(shù)，在雙芯光纖端面上制備出對(duì)強(qiáng)度敏感的純相位全息圖，該全息圖直接建立了全息平面內(nèi)強(qiáng)度分布與焦點(diǎn)位置的關(guān)聯(lián)，構(gòu)成了精準(zhǔn)調(diào)控光焦點(diǎn)的關(guān)鍵“介質(zhì)”。
    其工作原理基于雙芯光纖中兩種導(dǎo)模的功率調(diào)控：通過精確調(diào)節(jié)兩種模式的相對(duì)功率，可在全息圖內(nèi)形成受功率控制的干涉圖案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)的可控動(dòng)態(tài)偏移。研究過程涵蓋計(jì)算優(yōu)化、先進(jìn)3D納米打印及定制光纖制造等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬數(shù)據(jù)高度吻合，驗(yàn)證了該單片超構(gòu)光纖平臺(tái)的可行性與高效性。

    研究價(jià)值：推動(dòng)光子學(xué)領(lǐng)域三重突破
    該成果對(duì)光子學(xué)領(lǐng)域的變革體現(xiàn)在三個(gè)維度：
    技術(shù)層面的突破性進(jìn)展。相較于外部調(diào)制（如空間光調(diào)制器）的低效性與內(nèi)部調(diào)制（如液晶）的緩慢性，該系統(tǒng)通過功率調(diào)控實(shí)現(xiàn)了高速響應(yīng)，且達(dá)成全光纖集成，顯著提升了系統(tǒng)的實(shí)用性與應(yīng)用靈活性。
    應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛拓展。在光學(xué)鑷子領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)生物樣本的動(dòng)態(tài)捕獲與精準(zhǔn)操控；在高速激光微加工中，能夠提升加工精度與效率；在電信復(fù)用及微創(chuàng)外科等領(lǐng)域，亦展現(xiàn)出重要應(yīng)用潛力。例如，在微創(chuàng)外科手術(shù)中，有望通過該技術(shù)實(shí)現(xiàn)激光焦點(diǎn)的精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)調(diào)控，提升手術(shù)的安全性與精準(zhǔn)度。
    學(xué)科層面的引領(lǐng)性價(jià)值。該研究為超構(gòu)光纖領(lǐng)域開辟了新的研究方向，其強(qiáng)度敏感型全息圖的設(shè)計(jì)思路，為多焦點(diǎn)陣列、縱向調(diào)焦等復(fù)雜功能的實(shí)現(xiàn)提供了可借鑒的理論與技術(shù)框架，對(duì)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展具有重要啟示意義。

    未來展望：從技術(shù)突破到領(lǐng)域革新
    通訊作者Schmidt教授評(píng)價(jià)此項(xiàng)成果時(shí)指出：“這不僅是光纖技術(shù)的進(jìn)化，更是光操控理念的革新。”第一作者孫駿博士則展望，未來可通過增加纖芯數(shù)量（如增至7個(gè)），實(shí)現(xiàn)三維空間內(nèi)焦點(diǎn)的動(dòng)態(tài)調(diào)控。
    隨著該技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與成熟，人類對(duì)光焦點(diǎn)的調(diào)控將邁入全光纖集成、高速響應(yīng)、精準(zhǔn)可控的新階段。從納米尺度的生物樣本操控到高精度激光加工，從通信技術(shù)的升級(jí)到醫(yī)療領(lǐng)域的精準(zhǔn)治療，此項(xiàng)技術(shù)有望為光子學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域開辟新的發(fā)展空間，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)與學(xué)科的跨越式發(fā)展。