上海光机所在空间应用耐辐照铒镱共掺光纤方面取得进展

近日，中科院上海光机所先进激光与光电功能材料部特种玻璃与光纤研究中心团队和中国科学院金属研究所核用材料与安全评价重点实验室合作，提出一种优化的耐辐照铒镱共掺光纤掺杂组分，相关研究成果以“Effect of Ce co-doping on radiation resistance behavior and laser performance of Er/Yb/Ce co-doped high-phosphorous polarization-maintaining silica fiber”为题，发表于Ceramics International。

目前，空间应用的耐辐照铒镱共掺光纤常用共掺铈（Ce）元素的方法来提高光纤的耐辐射性能。而高浓度的Ce掺杂虽然能够提高光纤的耐辐射性能，却也会对光纤原本的激光性能产生明显的影响。探究合适的Ce元素掺杂浓度是平衡光纤激光与耐辐射性能的重点。

研究团队基于不同Ce2O3含量的Er/Yb/Al/P/Ce共掺杂石英纤芯玻璃，系统性地研究了各样品的光学和耐辐照性能。结果表明，少量的Ce掺杂可以使样品获得更好的光学及耐辐射性能，而更高Ce浓度的样品虽然在耐辐射性能方面有小幅提升，但其光学性能却大幅下降。参考该研究结果制备了不同组分的Er/Yb/Ce共掺光纤，光纤的实验结果与玻璃样品吻合。此外，研究团队在机理分析方面也取得了进展，通过RIA及EPR光谱展示了Ce共掺杂有效抑制P相关缺陷生成，通过L3边XENAS证实了Ce离子在辐照过程中的动态价态转换。该研究解决了以往耐辐照铒镱共掺光纤激光效率相对较低的问题，制得了一款铒镱共掺光纤，在不降低耐辐射性能的同时具备了高激光性能的特点，对空间应用的耐辐照光纤激光器有着重要的参考价值。

图1.(a)不同Ce浓度的玻璃样品的荧光强度在辐照前后的变化；(b)不同铒镱共掺光纤的激光效率随辐照剂量的变化；(c)CeF3和CeO2样品以及(d)玻璃样品在100 krad X射线辐照前后的L3边XANES光谱

相关研究得到了工业和信息化部高质量发展专项、中国科学院重点项目和上海市科技创新行动计划的支持。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884224052027