上海光机所利用自研高浓度掺铒石英光纤产生1.6 μm高性能单频激光

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室研究团队采用改进的化学气相沉积技术（MCVD）结合掺杂工艺制备出了高浓度掺铒石英光纤，并利用该光纤成功实现高性能1.6 μm单频激光，获得了掺铒石英基光纤1.6 μm波段单频激光种子源最高输出功率结果。相关成果以“Sub-kHz linewidth 1.6-μm single-frequency fiber laser based on a heavily erbium-doped silica fiber”为题发表于Optics Letters。

在长距离相干通信领域，亟需将单频激光源的输出波长从传统的C波段扩展至覆盖1.6 μm的L波段，以满足大容量数据传输的迫切需求。与C波段相比，传统掺铒石英光纤在1.6 μm波段的发射截面快速下降，因此难以实现1.6 μm波段有效激光输出，此前报道的基于掺铒石英光纤的1.6 μm单频光纤激光种子源输出功率仅在数百微瓦量级。

依托课题组MCVD结合溶胶浸泡掺杂稀土离子制备高分散性、低损耗光纤的工艺技术，研究团队设计制备了高铒掺杂浓度的石英光纤，纤芯1530 nm处吸收系数高达130 dB/m，远高于光放大用商业掺铒光纤水平。自研掺铒光纤在长波区的增益水平因高浓度铒离子掺杂得以有效提升，通过优化激光器腔结构参数，成功实现了输出功率达14 mW，线宽447 Hz的1609 nm单频激光输出，激光输出功率为该波段单频掺铒石英光纤激光种子源国际最高水平。同时，该激光器具有优异的稳定性，在一个小时内没有观察到跳模现象，同时波长和功率的波动分别小于0.002 nm和0.09 dB。该项研究结果表明，实现的1.6 μm单频光纤激光种子源性能优异，有望在相干通信、高精度气体传感、非线性频率转换等领域发挥重要作用。

图1. (a) 实验装置图 (b) 输出激光光谱

图2 .(a) 扫描FP干涉仪结果 (b) 延时自外差法拍频谱

相关研究得到了国家科技部重点研发项目支持。

相关链接：https://doi.org/10.1364/OL.487959