光纤内部的微型全息图使科学家能够以惊人的精度控制光

德国莱布尼茨光子技术研究所和耶拿弗里德里希·席勒大学的Markus A. Schmidt教授团队在《光：科学与应用》发表的新研究中提出创新解决方案：可调超构光纤。该全光纤集成器件通过在双芯光纤端面直接3D纳米打印纯相位全息图，仅需调节光纤导模间的相对功率即可实现远程焦点控制。

该全息图设计可敏感响应各纤芯出射光的干涉图案变化，从而实现焦点位置移动且无需任何机械部件。实验结果证实，在保持高光束质量的同时，可实现超过3微米的精确连续焦点调制。

该新技术实现了光纤紧凑、坚固且快速的可调谐聚焦，显著推进了可重构光子学领域。潜在应用包括高速光镊、用于微创诊断或手术的集成内窥工具，以及光纤通信系统中改进的信号路由。

超构光纤的调谐能力完全源于功率调制——该方法远快于传统机械或液晶技术——且兼容现有光纤系统，这使其成为科研与工业应用中快速部署的理想选择。

该研究标志着光纤上光子集成的里程碑，为开发新一代光纤光学系统开辟了新途径。

图1展示了基于单模双芯光纤的功率控制全光纤集成空间聚焦示意图，其采用纯相位3D纳米打印全息图。为阐明工作原理，黄色与红紫色区域分别表示与两种导模相对功率差（绿色与红色）相关的聚焦光束（深蓝虚线：光纤中心轴）。左中插图展示当导模功率相同时，全息图平面上高斯光束干涉的强度分布示例。右上（比例尺：20微米）与中部（比例尺：100微米）插图分别显示纳米打印3D全息图及双芯光纤端面膨胀区域的显微图像。底部插图演示通过调节双纤芯相对功率差，实现总位移超3微米的空间焦点调谐过程。