近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光單元技術(shù)實(shí)驗(yàn)室提出了一種基于溶膠凝膠法結(jié)合石英管內(nèi)壁涂覆與熔融拉錐工藝的光纖制備新方案。研究團(tuán)隊(duì)利用該方案，在高SiO2含量玻璃光纖中實(shí)現(xiàn)Yb3+離子高濃度摻雜。
自20世紀(jì)90年代提出單頻激光這一概念以來(lái)，單頻激光技術(shù)不斷取得顯著進(jìn)展，并且取得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。稀土摻雜單頻激光器通常要求高濃度的稀土離子摻雜。然而，高SiO2含量的玻璃基質(zhì)因其結(jié)構(gòu)特性難以實(shí)現(xiàn)稀土離子高摻，商用SiO2光纖中Yb3+離子的摻雜水平通常低于1wt%。
研究團(tuán)隊(duì)提出的光纖制備新方案主要分為三個(gè)步驟：石英管內(nèi)壁涂覆、膜層的熱處理、二次熔融拉錐過(guò)程。利用該方案，團(tuán)隊(duì)成功制備得到~1.03μm高SiO2含量玻璃有源光纖，Yb3+摻雜濃度高達(dá)5.7wt%，激光輸出的信噪比高達(dá)70dB。制得的光纖很容易與商用石英基無(wú)源光纖器件（如光纖光柵）熔接。
(a)(b)(c)稀土高摻石英包層光纖的制備流程圖；(d)自制光纖與商用石英基無(wú)源光纖組件熔接的顯微拍圖；(e)激光輸出
該方案克服了高SiO2含量玻璃光纖中Yb3+離子溶解率低的問(wèn)題，有望應(yīng)用于制備短腔高增益石英基光纖。研究團(tuán)隊(duì)指出，該方案中只要該組分溶膠能夠成功制備得到且具有良好的分散性，光纖的纖芯組成可以替換為任何高稀土摻雜組分。因此，該方案將對(duì)制備±1um、±1.5um甚至±2um石英基單頻種子激光器均具有參考意義。
該相關(guān)成果發(fā)表于《光學(xué)與激光技術(shù)(Optics & Laser Technology)》。原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0030399220310586?via%3Dihub，相關(guān)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和上海國(guó)際合作基金的支持。
來(lái)源： 上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
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