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超强激光科学卓越创新简报

(第六百期)

2025年1月24日

上海光机所在掺钕全固态反谐振光纤研究方面取得进展

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于春雷研究员团队在掺钕全固态反谐振光纤(Nd-AS-ARF)研究方面取得进展。相关成果“Design, fabrication and thermal annealing of Nd-doped all-solid anti-resonant silicate fibers for 0.9 μm laser”为题发表于Optics and Laser Technology。

0.9 μm光纤激光可直接用于泵浦掺 Yb3+激光材料、大气探测和生物双光子成像，其倍频产生的深蓝激光在面向水下通信、原子冷却、激光存储及激光加工等领域具有重大意义。但通常掺Nd3+光纤的主要发射位于1.06 μm，这导致0.9 μm激光效率低下且极易产生1.06 μm自发辐射，限制了其输出功率和应用。

研究团队创新性地提出了一种全固态反谐振光纤结构，其兼具大模场单模传输及滤波特性的优势。采用打孔-套管结合高温拉丝技术，已知国际首次成功制备出了Nd-AS-ARF，1200 nm波长处的背底损耗为0.3 dB/m。额外的热退火处理可加剧高折圆环和背底玻璃之间的元素扩散，从而对光纤的传输带和滤波范围进行主动调控。在30 cm长的Nd-AS-ARF中，1.06 μm波长的损耗比0.92 μm波长的损耗高10.5 dB。该工作为0.9 μm高功率光纤激光器的开发和应用提供了新思路，同时这种新型光纤结构方案有望进一步应用于Yb、Er、Tm和其他稀土元素的光纤激光器及放大器。

该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项支持。

原文链接

图1 (a) 预制棒的横截面及SEM下制备的Nd-AS-ARF的光纤截面；(b)光纤折射率的径向分布；(c)高折圆环Ba元素的EPMA径向线扫描分析；(d) Nd-AS-ARF和双包层Nd掺杂光纤的ASE光谱对比

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