当高功率超短脉冲光与玻璃光纤等材料相互作用时，会发生一系列高度非线性的相互作用，导致注入光的时间和光谱特性发生复杂的变化。极端情况下，这种相互作用会产生彩虹激光，通常被称为超连续光源。自2000年首次在一种特殊类型的光纤中进行演示以来，超连续介质激光已经彻底改变了许多科学领域，从前所未有的分辨率的计量学和成像到超宽带遥感，甚至是系外行星的探测。
然而，当前超连续光源的瓶颈在于它们基于支持单一横向强度分布或模式的光纤，这固有地限制了它们的光功率。更重要的是，传统的光纤是由硅玻璃制成的，传输范围仅限于可见光和近红外光谱区域。将超连续介质光扩展到其他波长，如中红外，需要由所谓的软玻璃制成的光纤，但这些光纤比二氧化硅具有更低的损伤阈值，从而进一步限制了超连续介质光束的功率。
最近，一种不同类型的光纤，其折射率在整个纤维结构中连续变化，已被证明可以产生超连续介质功率的显著增加，同时仍然保持平滑的光束强度分布。“这种渐变折射率光纤的折射率变化导致光纤内部光的周期性聚焦和散焦，从而实现了空间和时间非线性光-物质相互作用之间的耦合。这导致了一种自清洁机制，产生具有高功率和清洁光束轮廓的超连续介质光。除了它们的许多应用之外，它们还提供了一种研究波浪湍流等基本物理效应的手段，”坦佩雷大学研究小组的负责人Goëry Genty教授说。
虽然这些纤维最近引起了研究界的极大关注，但到目前为止，它们的使用仅限于可见光和近红外。坦佩雷团队与华沙大学(波兰)的Buczynski教授组和Klimczak教授组以及勃艮第大学(France-Comté(法国))的Dudley教授组合作，首次在具有自清洁光束的非二氧化硅梯度指数纤维中演示了从可见光到中红外的两个八度超连续谱的生成。
“这个问题现在已经通过使用一种特殊的设计得到了解决，该设计利用了两种折射率不同的铅铋没食子酸盐玻璃棒来产生纳米结构的核心。研究人员Zahra Eslami说:“结果是一种梯度折射率纤维，具有有效的抛物线折射率剖面，透射率可达中红外，并且作为蛋糕上的樱桃，增强了非线性光-物质相互作用。”
中红外是至关重要的兴趣，因为它包含许多重要分子的特征振动转变。
Genty解释说:“这种新型解决方案将导致更高效的中红外超连续光源，具有许多潜在应用，例如污染物标记、癌症诊断、机器视觉、环境监测、质量和食品控制。”
研究人员预计，这种新型纤维将很快成为宽带源和频率梳的重要标准材料。
这项研究是在坦佩雷大学和芬兰光子学研究与创新旗舰学院(PREIN)进行的。
