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。当采取极端，这种相互作用可以导致产生彩虹激光的光通常被称为超连续光源。自2000年在一种特殊类型的光纤中首次演示以来，超连续光谱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和成像到超宽带遥感，甚至是系外行星的探测。
然而，目前超连续光源的瓶颈是，它们基于支持单一横向强度剖面或模式的光纤，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，传输仅限于光谱的可见光和近红外区域。将超连续光扩展到其他波长范围，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，甚至更多地限制了超连续光束的功率。
最近，一种不同类型的光纤，其折射率在光纤结构中连续变化，已被证明可以产生超连续光谱功率的显着增加，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的光周期性聚焦和散焦，从而实现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，产生具有高功率和干净光束轮廓的超连续光。除了它们的许多应用之外，它们还提供了一种研究基本物理效应的方法，例如波浪湍流，”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。坦佩雷小组与华沙大学(波兰)的Buczynski教授和Klimczak教授小组以及法国勃艮第大学(法国)的Dudley教授小组合作，首次证明了在具有自清洁光束的非二氧化硅分级指数纤维中产生从可见光到中红外的两个倍频超连续光谱。
“这个问题现在已经解决了，通过使用两种不同折射率的铅铋酸盐玻璃棒来产生纳米结构的核心。研究人员Zahra Eslami说:“结果是一种分级折射率纤维，具有有效的抛物线折射率剖面，传输到中红外，并且，作为蛋糕上的樱桃，增强了非线性光与物质的相互作用。”
中红外线是至关重要的，因为它包含许多重要分子的特征振动跃迁。
genenty解释说:“这种新颖的解决方案将在中红外产生更高效的超连续光源，具有许多潜在的应用，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，这种新型光纤将很快成为产生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。
