上海光机所提出一种稀土高掺石英光纤制备新方案

近日,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提出了一种基于溶胶凝胶法结合石英管内壁涂覆与熔融拉锥工艺的光纤制备新方案。研究团队利用该方案,在高SiO2含量玻璃光纤中实现Yb3+离子高浓度掺杂。相关成果发表于《光学与激光技术》(Optics & Laser Technology)。

自20世纪90年代提出单频激光这一概念以来,单频激光技术不断取得显著进展,并且取得越来越广泛的应用。稀土掺杂单频激光器通常要求高浓度的稀土离子掺杂。然而,高SiO2含量的玻璃基质因其结构特性难以实现稀土离子高掺,商用SiO2光纤中Yb3+离子的掺杂水平通常低于1wt%。

研究团队提出的光纤制备新方案主要分为三个步骤:石英管内壁涂覆、膜层的热处理、二次熔融拉锥过程。利用该方案,团队成功制备得到~1.03μm高SiO2含量玻璃有源光纤,Yb3+掺杂浓度高达5.7wt%,激光输出的信噪比高达70dB。制得的光纤很容易与商用石英基无源光纤器件(如光纤光栅)熔接。

该方案克服了高SiO2含量玻璃光纤中Yb3+离子溶解率低的问题,有望应用于制备短腔高增益石英基光纤。研究团队指出,该方案中只要该组分溶胶能够成功制备得到且具有良好的分散性,光纤的纤芯组成可以替换为任何高稀土掺杂组分。因此,该方案将对制备±1um、±1.5um甚至±2um石英基单频种子激光器均具有参考意义。

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相关研究得到国家自然科学基金和上海国际合作基金的支持。

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上海光机所提出一种稀土高掺石英光纤制备新方案

(a)(b)(c)稀土高掺石英包层光纤的制备流程图;(d)自制光纤与商用石英基无源光纤组件熔接的显微拍图;(e)激光输出

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