近期，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)室研究團(tuán)隊(duì)采用改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積技術(shù)（MCVD）結(jié)合液相摻雜工藝制備出了高濃度摻鐿石英光纖，并利用該光纖搭建了超短腔光纖激光器，分別實(shí)現(xiàn)了1微米波段的單頻、高重頻鎖模激光輸出。相關(guān)成果以“High ytterbium concentration Yb／Al／P／Ce co－doped silica fiber for 1－μm ultra－short cavity fiber laser application”為題發(fā)表于Optics Express。
高性能單頻、高重頻鎖模光纖激光器要求摻鐿光纖具有高增益系數(shù)、高轉(zhuǎn)換效率以及低光子暗化的特點(diǎn)。由于石英基質(zhì)中稀土離子溶解低，高摻雜濃度所引起的稀土離子團(tuán)簇效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重影響光纖的激光性能。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)優(yōu)化纖芯組分制備了Yb／Al／P／Ce共摻石英光纖，其中Yb離子摻雜濃度為2．5 wt％，在976 nm處纖芯吸收系數(shù)達(dá)1400 dB／m。 圖1． 高摻雜濃度Yb／Al／P／Ce石英光纖特性。a）折射率分布， b）摻雜元素分布，c）纖芯損耗譜，d）纖芯吸收譜。 以表征自研高濃度光纖在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中的激光性能，研究人員使用該光纖搭建了兩種全光纖結(jié)構(gòu)的超短諧振腔進(jìn)行激光實(shí)驗(yàn)。首先，使用長(zhǎng)度僅為1厘米的自研摻鐿光纖搭建了分布式布拉格反射式（DBR）激光諧振腔，成功實(shí)現(xiàn)了功率為75 mW，線寬為14 kHz的單縱模激光輸出。隨后，使用該光纖搭建了基于半導(dǎo)體可飽和吸收鏡（SESAM）的被動(dòng)鎖模光纖激光器，其中增益光纖長(zhǎng)度為8．4厘米，最終實(shí)現(xiàn)了重復(fù)頻率為1．23 GHz，脈沖寬度為6．4 ps的脈沖激光輸出。該項(xiàng)研究結(jié)果表明制備的高濃度摻鐿石英光纖具有優(yōu)異激光性能，有望應(yīng)用于面向高精度光纖傳感、光學(xué)頻率梳等領(lǐng)域的高性能光纖激光器研發(fā)。
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