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超强激光科学卓越创新简报

(第五百六十一期)

2024年10月16日

上海光机所在全固态反谐振光纤设计与制备方面取得进展

近日，中国科学院上海光学精密机械研究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首次报告了用于抑制~1μm传输的全固态抗谐振光纤(AS-ARF)的设计、制备和光学特性分析。相关成果“Design and fabrication of all-solid anti-resonant silicate fibers for Yb ASE suppression in Er/Yb fiber amplifier”为题发表于Optics Express。

目前，反谐振空芯光纤由于兼具大模场单模传输及滤波特性的优势被广泛研究。但由于较高的制备和熔接难度等问题，工业化应用还存在一定的限制。因此，开发一种具有全固态反谐振结构的大模场光纤有望拓展其在有源及无源高功率光纤激光器方向的应用。

在这项工作中，研究团队的仿真结果表明，AS-ARF在1550 nm波长、纤芯直径为26-63μm的情况下，可以实现超过25 dB的高阶模式(HOM)抑制比。采用打孔-套管结合高温拉丝技术制备了硅酸盐无源AS-ARF。如图1(a)所示，其纤芯直径为43 μm，数值孔径为0.023，高折圆环壁厚为1.4μm。图1（b）和（d）结果验证了其具有大模场单模传输及滤波特性。通过在EYDF放大器中熔接12 cm长的AS-ARF，Yb3+离子的放大自发辐射被有效抑制，1030 nm波段的损耗比1550 nm波段高12.3 dB。这是AS-ARF首次实现~1.5μm单模传播及~1μm传输抑制。这种新型光纤结构方案有望进一步应用于掺稀土元素的光纤放大器和激光器，包括掺Nd、Yb、Er、Tm和其它稀土元素的光纤放大器和激光器。

该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、中国科学院重点部署项目等支持。

原文链接

图1 (a) AS-ARF的截面图;(b) 黑色曲线为40 cm长的AS-ARF在0.5-1.7 μm波长范围内的透射光谱，红色曲线为计算出的基模损耗；(c)和(d)不同耦合条件下输出光束轮廓的变化。

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