超強(qiáng)激光科學(xué)卓越創(chuàng)新簡報(bào)

(第六百期)

2025年1月24日

上海光機(jī)所在摻釹全固態(tài)反諧振光纖研究方面取得進(jìn)展

近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所先進(jìn)激光與光電功能材料部特種玻璃與光纖研究中心于春雷研究員團(tuán)隊(duì)在摻釹全固態(tài)反諧振光纖(Nd-AS-ARF)研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)成果“Design, fabrication and thermal annealing of Nd-doped all-solid anti-resonant silicate fibers for 0.9 μm laser”為題發(fā)表于Optics and Laser Technology。

0.9 μm光纖激光可直接用于泵浦摻 Yb³⁺激光材料、大氣探測和生物雙光子成像，其倍頻產(chǎn)生的深藍(lán)激光在面向水下通信、原子冷卻、激光存儲(chǔ)及激光加工等領(lǐng)域具有重大意義。但通常摻Nd³⁺光纖的主要發(fā)射位于1.06 μm，這導(dǎo)致0.9 μm激光效率低下且極易產(chǎn)生1.06 μm自發(fā)輻射，限制了其輸出功率和應(yīng)用。

研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了一種全固態(tài)反諧振光纖結(jié)構(gòu)，其兼具大模場單模傳輸及濾波特性的優(yōu)勢。采用打孔-套管結(jié)合高溫拉絲技術(shù)，已知國際首次成功制備出了Nd-AS-ARF，1200 nm波長處的背底損耗為0.3 dB/m。額外的熱退火處理可加劇高折圓環(huán)和背底玻璃之間的元素?cái)U(kuò)散，從而對光纖的傳輸帶和濾波范圍進(jìn)行主動(dòng)調(diào)控。在30 cm長的Nd-AS-ARF中，1.06 μm波長的損耗比0.92 μm波長的損耗高10.5 dB。該工作為0.9 μm高功率光纖激光器的開發(fā)和應(yīng)用提供了新思路，同時(shí)這種新型光纖結(jié)構(gòu)方案有望進(jìn)一步應(yīng)用于Yb、Er、Tm和其他稀土元素的光纖激光器及放大器。

該研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)支持。

原文鏈接

圖1 (a) 預(yù)制棒的橫截面及SEM下制備的Nd-AS-ARF的光纖截面；(b)光纖折射率的徑向分布；(c)高折圓環(huán)Ba元素的EPMA徑向線掃描分析；(d) Nd-AS-ARF和雙包層Nd摻雜光纖的ASE光譜對比