用于高功率光纖激光器的大模場光纖研究進展

近年來，高功率摻鐿光纖激光器以其高功率、高可靠性、高光束質量等優勢廣泛應用在工業、醫療、科研、軍事等領域。然而隨著輸出功率的逐步提高，非線性效應及熱損傷越來越成為制約光纖激光器發展的重要因素。他們使光纖激光器的光束質量降低，輸出功率難以進一步提高，阻礙了光纖激光器的進一步發展。因此，研究大模場，高摻雜，高光束質量的光纖是目前光纖激光器發展急需解決的問題。

武漢光電國家實驗室光纖激光技術團隊(FLTG)的博士生褚應波等人，在楊旅云、李進延、戴能利等老師的指導下，利用基于硼硅酸鹽玻璃分相技術制備摻Yb3+石英玻璃芯棒，進而制備大芯徑雙包層光纖。實驗測試了這種光纖的折射率分布、Yb3+吸收、以及背景損耗并演示了其激光性能。 研究表明：該光纖的芯徑為30微米，包層為400微米；纖芯折射率分布均勻，數值孔徑約為0.09；Yb3+在976 nm處的吸收為5.5 dB/m,背景損耗為0.02 dB/m; 通過除水工藝，光纖中羥基含量降到1.06 ppm；光纖在976 nm半導體激光器泵浦下實現了1071 nm激光輸出，斜率效率達到72.8%，光纖長度為2.3 m。研究結果表明這種方法在制備大芯徑高摻雜及具有復雜纖芯結構的有源光纖方面具有較大潛力。

2016年3月15日，該研究成果以論文 “Yb3+-doped large core silica fiber for fiber laser prepared by glass phase-separation technology” 發表在美國光學學會（OSA）旗下雜志Optics Letters上( Vol.41, Issue 6, pp.1225-1228 (2016) ）。該項研究得到了國家國家自然科學基金（No.51302092，61575075）項目的支持。

圖5. 激光斜率效率及激光光譜圖