科學家提出一種稀土高摻石英光纖製備新方案

2020-07-17 中科院之聲

近日，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率雷射單元技術實驗室提出了一種基於溶膠凝膠法結合石英管內壁塗覆與熔融拉錐工藝的光纖製備新方案。研究團隊利用該方案，在高SiO2含量玻璃光纖中實現Yb3+離子高濃度摻雜。相關成果發表於《光學與雷射技術》(Optics & Laser Technology)。

自20世紀90年代提出單頻雷射這一概念以來，單頻雷射技術不斷取得顯著進展，並且取得越來越廣泛的應用。稀土摻雜單頻雷射器通常要求高濃度的稀土離子摻雜。然而，高SiO2含量的玻璃基質因其結構特性難以實現稀土離子高摻，商用SiO2光纖中Yb3+離子的摻雜水平通常低於1wt%。

研究團隊提出的光纖製備新方案主要分為三個步驟：石英管內壁塗覆、膜層的熱處理、二次熔融拉錐過程。利用該方案，團隊成功製備得到~1.03μm高SiO2含量玻璃有源光纖，Yb3+摻雜濃度高達5.7wt%，雷射輸出的信噪比高達70dB。製得的光纖很容易與商用石英基無源光纖器件（如光纖光柵）熔接。

該方案克服了高SiO2含量玻璃光纖中Yb3+離子溶解率低的問題，有望應用於製備短腔高增益石英基光纖。研究團隊指出，該方案中只要該組分溶膠能夠成功製備得到且具有良好的分散性，光纖的纖芯組成可以替換為任何高稀土摻雜組分。因此，該方案將對製備±1um、±1.5um甚至±2um石英基單頻種子雷射器均具有參考意義。

相關研究得到國家自然科學基金和上海國際合作基金的支持。

科學家提出一種稀土高摻石英光纖製備新方案

(a)(b)(c)稀土高摻石英包層光纖的製備流程圖；(d)自製光纖與商用石英基無源光纖組件熔接的顯微拍圖；(e)雷射輸出

來源：中國科學院上海光學精密機械研究所

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