时至今日，光导纤维光束传输技术已经成為(wèi)高功率固體(tǐ)连续激光能(néng)够被广泛工业应用(yòng)的核心驱动，但该技术却不能(néng)被应用(yòng)于超快脉冲激光。而微纳结构的空芯光纤的出现使之成為(wèi)可(kě)能(néng)，高能(néng)量的皮秒(miǎo)和飞秒(miǎo)脉冲激光能(néng)够被限制在其极小(xiǎo)的中空芯部结构，以光束质量进行传输。当将其包入一根坚固的光缆外壳，或许意味着一个新(xīn)的激光传输时代的开启。
由于可(kě)以对几乎任何材料进行超高精度的加工，超快激光展现出不断增長(cháng)的应用(yòng)需求。当其被应用(yòng)于真正的工业生产时， 要求精确的控制脉冲的时间、空间和形状，以便实现超快激光输出。光束传输系统作為(wèi)连接激光源
和具體(tǐ)应用(yòng)之间的光學(xué)界面，是激光加工系统中尤為(wèi)关键的一环。它的主要目标是在尽可(kě)能(néng)简单高效且不干扰激光束的前提下，将激光源的激光引导至被加工件的特定位置。但同时，对激光束在时间和空间上的整形、加强需求， 作為(wèi)一个附加功能(néng)越来越多(duō)的被提出。
在上世纪90年代，基于光纤技术的光束传输系统作為(wèi)主要突破，使连续半导體(tǐ)和固體(tǐ)激光器真正进入工业激光应用(yòng)，而其也成為(wèi)数千瓦功率连续激光应用(yòng)的标准。可(kě)以预见的是，如果有(yǒu)类似的光纤传输系统可(kě)用(yòng)于超快激光应用(yòng)，那是十分(fēn)值得期待的。
超快脉冲的光束传输
目前对于脉宽在几皮秒(miǎo)且脉冲能(néng)量满足材料加工需求的这类新(xīn)兴超快激光应用(yòng)，普遍采用(yòng)空间光路传输。这些基于镜片组成的系统需要繁琐的细微调整(尤其是長(cháng)距离传输)，并且受到灰尘和颗粒污染的困扰。在整个光路中，数量庞大的光學(xué)组件成為(wèi)光束质量损失的潜在的根源。此外，此类加工设备普遍需要一个精工细作的稳定基台结构，激光器必须尽可(kě)能(néng)的接近加工位置，在整體(tǐ)系统设计方面这意味着需要花(huā)费大量的成本和经历。
缺少标准的光束传输解决方案导致了系统设计方案的千差万别，这极大阻碍了超快激光得到更广泛的工业应用(yòng)。更换激光光源或其他(tā)部件都需要重新(xīn)对整个系统进行调整和校准，这最终无疑提高了成本。基于光纤的光束传输系统当下还无法实现，这主要由于传统的光纤并不适合传输超快激光。受限于本身的色散特性，会使脉宽变宽，损伤阈值也无法满足需求，而自聚焦(self-focusing)、受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering)以及拉曼散射(Raman scattering)等非線(xiàn)性效应，会轻易的破坏光纤材料或脉冲波形。所以作為(wèi)结论，用(yòng)于工业应用(yòng)的超快脉冲无法通过传统的玻璃光纤进行传输。
微纳结构的空芯光纤支持光束在中空芯部(例如充气或真空状态)中传输，这使得其能(néng)够传输极高的功率并且彻底消除了非線(xiàn)性效应。这种光纤从光子晶體(tǐ)光纤(photonic crystal fibers)演变而来，最早由来自英國(guó)巴斯大學(xué)(Bath University)的Russell，Knight和Birks共同开发研制。从那之后，各种不同样式的微纳结构光纤被开发出来，并证明了其可(kě)以传输高功率超快激光的潜在价值。此类光纤拥有(yǒu)类似于单模阶跃折射率光纤(step-index fibers)的芯部尺寸，而约束光線(xiàn)的芯部构造像是不规则的水晶。但不同的是，其芯部長(cháng)度可(kě)以大大延長(cháng)，并且承受更高的损伤阈值。99%的激光光線(xiàn)在其中空芯部中传导，可(kě)允许的脉冲能(néng)量等级提高到了毫焦耳(mJ)级别，大大超过了许多(duō)材料加工所需的能(néng)量等级。
将此类光纤适当的集成入工业光束传输系统，在保证完美的光束质量的前提下，几百瓦(multi-100W)和几百微焦(multi-100μJ)的超快激光脉冲可(kě)以被可(kě)靠的传输。这样的光束传输系统使得激光源和具體(tǐ)应用(yòng)得以分(fēn)离，可(kě)以将激光能(néng)量分(fēn)送到不同的工作站，甚至柔性化的机器人系统也成為(wèi)现实，这些无疑都大大增强了工业应用(yòng)的可(kě)能(néng)性。
空芯光纤由于具有(yǒu)极低的色散特性，非常适合用(yòng)于飞秒(miǎo)级别的脉宽。在900-1100纳米光谱范围區(qū)间，30至70dB/km或1%每米的衰减值是可(kě)以实现的。
