研究人员研制出用于多千瓦级激光器的掺杂光纤

目前来看，高稳定度的多千瓦级光纤激光器具有重要的应用价值，掺镱光纤是此类光纤激光器的关键器件。在过去的几十年里，光纤制造技术取得了惊人的进步，使得连续波（CW）光纤激光器的输出功率呈指数级增长。然而，随着输出功率的进一步扩大，在多千瓦级输出功率下，光致暗效应（PD）已成为影响激光器长期可靠性的关键因素之一。

光致暗效应效应表现为随泵浦功率和掺杂浓度的变化过程。这可以归因于由Yb3+激发到纤芯中原子缺陷前驱体的协同能量转移过程中产生的色心。共掺杂铈元素能显著提高Yb/Al共掺光纤的抗光致暗效应性能，但其抗光致暗效应的机理尚不清楚。

She Shengfei与中国科学院西安光学精密机械研究所合作，研制出了一种激光稳定性高的30/600主动光纤，名为Yb/Ce AS@LAS，公司采用低温螯合气相沉积（LT-CGPD）技术对多千瓦级掺镱光纤中铈的添加进行了综合调整。最后，基于铈共掺杂Yb/Al光纤，在1079.80nm处获得了很好的结果。这些研究成果发表在《光波技术杂志Journal of Lightwave Technology》上。

主振荡功率放大器配置示意图

研究人员制备了具有梯度铈浓度的系列共掺杂Yb/Al光纤，证明了铈的加入可以有效地提高光纤的抗光致暗效应性能。

采用主振荡功率放大器（MOPA）结构，在1079.80nm处获得了5.04kw的最高连续激光功率，斜率效率为81.1%。同时，有效地提高了大功率光纤放大器的长期稳定性，表明铈的加入对光致暗效应和附加热负荷有抑制作用。

他们不仅打破了光纤激光器的功率纪录，而且为利用低温螯合气相沉积技术制作的Yb/Ce共掺铝硅酸盐光纤的商业化发展铺平了道路。

原文链接：https://phys.org/news/2020-11-fabricate-co-doped-aluminosilicate-fiber-high.html